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UTILIZAÇÃO DE REJEITOS DE COURO WET BLUE NA ALIMENTAÇÃO DE
RUMINANTES: POTENCIALIDADES NUTRICIONAIS E PATOLÓGICAS
RODRIGO CARVALHO SILVA
2007
RODRIGO CARVALHO SILVA
UTILIZAÇÃO DE REJEITOS DE COURO WET BLUE NA ALIMENTAÇÃO DE RUMINANTES: POTENCIALIDADES
NUTRICIONAIS E PATOLÓGICAS
Dissertação apresentada a Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do curso de Mestrado em Ciências Veterinárias, área de concentração em Medicina da Produção de Bovinos Leiteiros, para obtenção do título de "Mestre".
Orientador
Prof. João Chrysóstomo de Resende Júnior
LAVRAS
MINAS GERAIS-BRASIL
2007
Ficha Catalográfica Preparada pela Divisão de Processos Técnicos da Biblioteca Central da UFLA
Silva, Rodrigo Carvalho. Utilização de rejeitos de couro Wet Blue na alimentação de ruminantes: potencialidades nutricionais e patológicas / Rodrigo Carvalho Silva. -- Lavras : UFLA, 2007.
69 p. : il.
Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Lavras, 2007. Orientador: João Chrysóstomo Resende Júnior. Bibliografia.
1. Alimento de origem animal. 2. Degradabilidade. 3. Digestibilidade. 4. Intoxicação por cromo. 5. Meio ambiente. I. Universidade Federal de Lavras. II. Título.
CDD – 636.20852
RODRIGO CARVALHO SILVA
UTILIZAÇÃO DE REJEITOS DE COURO WET BLUE NA ALIMENTAÇÃO DE RUMINANTES: POTENCIALIDADES
NUTRICIONAIS E PATOLÓGICAS
Dissertação apresentada a Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do curso de Mestrado em Ciências Veterinárias, área de concentração em Medicina da Produção de Bovinos Leiteiros, para obtenção do título de "Mestre".
APROVADA em 07 de agosto de 2007
Prof. Dr. Raimundo Vicente de Sousa UFLA Profª Drª. Mary Suzan Varaschin UFLA Profª Drª. Ana Luiza Costa Cruz Borges UFMG
Prof. João Chrysóstomo de Resende Júnior UFLA
(Orientador)
LAVRAS MINAS GERAIS-BRASIL
A Deus,
Aos meus pais, José Orlando e Mary, por estarem sempre ao meu lado em todos os momentos de minha vida me dando força e incentivo perante todos os obstáculos.
A minha família, base sólida sobre a qual me estruturei e me apóio.
A minha noiva, Eliana, por me apoiar e ajudar em todas as tarefas com amor e dedicação.
DEDICO.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, fonte inesgotável de todas as coisas que precisamos, por
me proporcionar a vida e todas as conquistas que nela realizo;
À Universidade Federal de Lavras e ao Departamento de Medicina
Veterinária que me proporcionaram a oportunidade de graduar e agora concluir
meu trabalho de pós-graduação;
Ao meu orientador, João Chrysóstomo-DMV, pela dedicação à minha
orientação e aos trabalhos realizados;
Ao Anselmo e João Luiz pela ajuda nos trabalhos e pela amizade;
Ao Seu Marcos e Willian pelo apoio, dedicação e inesgotáveis momentos
de descontração. Obrigado pela amizade sincera, vocês foram essenciais para que
esse trabalho fosse concluído;
Ao Departamento de Química, em especial o Prof. Luiz Carlos e seus
orientados que foram parceiros nesse projeto;
Ao Prof. Raimundo-DMV pela amizade e pelo auxílio independente de
qual for o problema;
À Profª. Mary-DMV pela presteza e competência na leitura das lâminas
histopatológicas;
À minha noiva e parceira de todas as horas, Eliana, pelo apoio, dedicação e
por fazer parte da minha vida. Amo você.
A todos aqueles que, direta ou indiretamente, participaram dessa etapa da
minha vida e contribuíram para realização deste trabalho e para meu
“crescimento”, o meu muito obrigado!!!
SUMÁRIO
RESUMO...............................................................................................................i
ABSTRACT .........................................................................................................ii
CAPÍTULO 1........................................................................................................1
1 INTRODUÇÃO GERAL...................................................................................1
2 REFERENCIAL TEÓRICO ..............................................................................2
2.1 Panorama da produção de couro..............................................................2
2.2 Geração de resíduos e suas conseqüências .............................................3
2.3 Alternativas para aproveitamento dos resíduos .......................................6
2.4 Proteína de origem animal na alimentação de bovinos leiteiros..............9
2.5 Encefalopatia Espongiforme Bovina .....................................................12
2.6 Botulismo ..............................................................................................15
2.7 Cromo nos alimentos e seu papel no metabolismo................................17
2.8 Toxicidade do cromo.............................................................................18
2.9 Toxicocinética e toxicodinâmica do cromo no organismo ....................20
2.10 Utilização de Cr-EDTA como marcador em experimentação .............23
2.11 Provas de função hepática ...................................................................24
3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.............................................................25
CAPÍTULO 2......................................................................................................33
POTENCIALIDADES NUTRICIONAIS DE RESÍDUOS DE COURO WET
BLUE PARA A ALIMENTAÇÃO DE RUMINANTES ...................................33
RESUMO............................................................................................................33
INTRODUÇÃO..................................................................................................34
MATERIAL E MÉTODOS................................................................................35
Avaliação das características químicas do produto .....................................35
Avaliação da degradabilidade ruminal efetiva ............................................36
Avaliação da digestibilidade abomasal “in vitro” .......................................38
RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................................38
CONCLUSÕES ..................................................................................................43
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................43
CAPÍTULO 3......................................................................................................46
POTENCIALIDADES PATOLÓGICAS DA UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS
DE CURTUME NA ALIMENTAÇÃO ANIMAL.............................................46
RESUMO............................................................................................................46
INTRODUÇÃO..................................................................................................47
MATERIAIS E MÉTODOS...............................................................................50
Pesquisa de esporos e toxina do Clostridium botulinum .............................50
Avaliação do risco potencial de intoxicação pelo cromo ............................50
Avaliação do perfil de enzimas hepáticas (ALT, AST e FA) no soro. ........53
Avaliação de colesterol e glicose no soro....................................................53
RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................................53
CONCLUSÕES ..................................................................................................65
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................65
i
UTILIZAÇÃO DE REJEITOS DE COURO WET BLUE NA
ALIMENTAÇÃO DE RUMINANTES: POTENCIALIDADES
NUTRICIONAIS E PATOLÓGICAS
RESUMO
SILVA, Rodrigo Carvalho. Utilização de Rejeitos de Couro Wet Blue na Alimentação de Ruminantes: Potencialidades Nutricionais e Patológicas. 2007. 66p. Dissertação (Mestrado em Ciências Veterinárias) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG1. O Brasil é um grande produtor de couro, sendo o método mais utilizado o curtimento ao cromo que gera uma enorme quantidade de resíduos contaminados, os quais constituem um grave problema ambiental. Têm sido desenvolvidas tecnologias para a retirada do cromo desses resíduos, entretanto, há necessidade de se ter destinação adequada para o material com baixo teor de cromo. O colágeno derivado de couro e pele é permitido pela legislação brasileira para a alimentação de ruminantes. O objetivo desse trabalho foi apontar uma alternativa para a minimização da contaminação ambiental por resíduos de couro, por meio de sua utilização na alimentação de ruminantes. Para isto os resíduos de couro in natura (WB) e os resíduos que tiveram o cromo extraído (CE) foram comparados quanto ao seu potencial nutricional e patológico. Ambos os materiais apresentaram 99,7% de MS, mas o teor de PB foi mais alto (90,4%) no CE do que no WB (74,3%). A degradabilidade ruminal efetiva, in situ, da MS foi 63% e da PB foi 65% no CE, sendo que o WB não sofreu degradação ruminal, provavelmente refletindo a estabilidade da molécula, conferida pelo cromo. A digestibilidade em suco gástrico simulado, in vitro, do CE foi 98% demonstrando que, se protegido da degradação ruminal, esse material pode ser utilizado como fonte de proteína animal visando induzir mudança no perfil de aminoácidos da dieta de ruminantes. Essa alta digestibilidade em suco gástrico também indica que o CE tem potencial para ser utilizado na alimentação de animais não ruminantes. Nenhum dos materiais apresentou a presença de esporos e da toxina do Clostridium botulinum. Outro experimento foi realizado alimentando-se ratos Wistar, por 60 dias, com dieta convencional na qual foi incluído 0%, 25%, 37,5% e 50% dos materiais WB e CE. O processamento industrial foi capaz de retirar 70 a 80% do cromo do resíduo, resultando em um produto ainda com alto teor de cromo o qual teve
1 Comitê Orientador: João Chrysóstomo de Resende Júnior – UFLA (Orientador), Luiz Carlos Alves de Oliveira – UFLA (Co-orientador).
ii
efeito negativo no ganho de peso dos animais e desencadeou lesões macro e microscópicas nos rins especialmente no material CE, sugerindo que o processamento aumenta a atividade biológica do cromo tornando-o altamente nefrotóxico. A gravidade desses efeitos foi diretamente proporcional ao nível de inclusão e as principais alterações foram degeneração e necrose dos túbulos contorcidos proximais associadas a áreas de fibrose intersticial e à presença de cristais na luz dos túbulos. Não foram detectadas anormalidades no fígado de qualquer animal do experimento. O material CE possui potencialidade para alimentação animal, porém o processo de retirada do cromo dos resíduos de couro, em escala industrial, deve ser aprimorado e a utilização desse subproduto na alimentação animal só pode ser considerada quando as concentrações de cromo no resíduo atingirem os níveis preconizados na literatura. Palvras-chave: Alimento de Origem Animal; Degradabilidade; Digestibilidade; Intoxicação por cromo; Meio Ambiente.
ABSTRACT
SILVA, Rodrigo Carvalho. Use of Wet Blue Leather Rejects in the Feeding of Ruminants: Nutricional and Pathological Potential. 2007. 66p. Dissertation (Masters in Veterinary Sciences) - Federal University of Lavras, Lavras, MG.
Brazil is a great producer of leather, tanning with chromium being the method most used which generates an enormous amount of contaminated residues, which constitute a serious environmental problem. Technologies have been developed for the removal of chromium from these residues, however, it is necessary to have an adequate destination for the material with low chromium levels. The colagen derived from the leather and skin is allowed for the feeding of ruminants by Brazilian legislation. The objective of this work was to point to an alternative to minimize the environmental contamination by leather residues, by means of its use in the feeding of ruminants. For this the leather residues in
nature (WB) and the residues that had chromium extracted (CE) were compared regarding their nutritional and pathological potential. Both the materials presented 99.7% of DM, but the CP level was higher (90.4%) in the CE than in the WB (74.3%). The effective ruminal degradability, in situ, of the DM was 63% and of the CP was 65% in the CE, being that the WB did not suffer ruminal degradation, probably reflecting the stability of the molecule, supplied by the chromium. The digestibility in simulated gastric juice, in vitro, of the CE was
iii
98% demonstrating that, if protected from the ruminal degradation, this material can be used as an animal protein source aiming to induce changes in the amino acid profile of the ruminant diet. This high digestibilidade in gastric juice also indicates that the CE has potential to be used in the feeding of non-ruminant animals. None of the materials presented the presence of spores and the Clostridium botulinum toxin. Another experiment was carried out feeding Wistar rats, for 60 days, with a conventional diet in which 0%, 25%, 37.5% and 50% of WB and CE materials were included. The industrial processing was able to still remove 70-80% of chromium from the residue, resulting in a product with a high chromium level which had a negative effect on the weight gain of the animals and caused macro and microscopic injuries in the kidneys especially due to the CE material, suggesting that the processing increases the biological activity of chromium making it nefrotoxic. The gravity of these effects was directly proportional to the inclusion level and the main alterations had been degeneration and necrosis of the proximal twisted tubules associated with the areas of interstitial fibrosis and to the crystal presence in the lumina of the tubules. Abnormalities in the liver of any animal in the experiment were not detected. CE material possesses potentiality for animal feeding, however the chromium removal process from the leather residues, on an industrial scale, must be improved and the use of this by-product in animal feeding can only be considered when the chromium concentrations in the residue reach the levels established in literature.
Key Words: Animal Food Origin; Chromium Poisoning; Degradability; Digestibility; Environment.
1
CAPÍTULO 1
1 INTRODUÇÃO GERAL
O descarte ambiental de resíduos industriais tem sido fator de
preocupação em todo o mundo, pois pode causar danos muitas vezes
irreversíveis para o meio ambiente e para a saúde humana. As indústrias
curtidoras de couro emitem uma grande quantidade de resíduos durante o
processo de curtimento, que precisam de cuidados especiais para serem
eliminados. Mas devido ao alto custo e ao pequeno porte da maioria dos
curtumes esses resíduos são descartados de maneira inadequada no meio
ambiente. Esses resíduos na maioria das vezes são carregados de cromo (couro
wet blue), pois o curtimento ao cromo é o mais utilizado no mundo, sendo
utilizado por 80 a 90 % das fábricas curtidoras. Quando no meio ambiente o
cromo pode atingir o estado de oxidação (VI) tornando-se instável, altamente
tóxico e cancerígeno.
Uma técnica desenvolvida por Oliveira et al. (2004), um pesquisador da
Universidade Federal de Lavras-UFLA, retira grande parte do cromo dos rejeitos
sólidos que podem ser reaproveitados pela indústria curtidora. Após a extração
do cromo o material obtido, colágeno, com baixo teor de cromo, parece ter
potencial de utilização em vários ramos industriais como na produção de
fertilizantes e de ração animal.
Por outro lado, o aproveitamento de subprodutos na nutrição animal têm
ocupado cada vez mais espaço no cenário mundial podendo representar uma
diminuição do custo de produção e a viabilização da atividade, além de diminuir
a demanda por produtos nobres como soja e milho que são cada vez mais
requeridos para alimentação da população humana em crescimento no mundo.
2
Tendo em vista os efeitos negativos ambientais e o grande volume de
rejeitos produzidos com potencial de reutilização, novas alternativas para
aproveitamento dos mesmos devem ser desenvolvidas visando agregar valor a
esses rejeitos e propiciar uma diminuição da contaminação ambiental por parte
das indústrias curtidoras.
Pretendeu-se, com esse trabalho, apontar uma nova alternativa para a
utilização dos resíduos de couro wet blue por meio do seu uso na alimentação de
ruminantes, apontando suas potencialidades e restrições para a alimentação
animal.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Panorama da produção de couro
Detentor de um dos maiores rebanhos bovinos do mundo, o Brasil
também ocupa lugar de destaque na produção mundial de couros: 5º produtor de
couros bovinos, atrás dos EUA, Rússia, Índia e Argentina, com cerca de 33
milhões de couros, representando 10 a 11% da produção mundial em 2001
(Santos et al., 2002).
O Brasil passou a ser importante exportador de couros na década de
1990 e em 2.004 a produção total do país foi de cerca de 36,5 milhões de couros,
sendo que aproximadamente 26,3 milhões de couros foram exportados,
representando 72,1% da produção. Os principais destinos foram Itália, Hong
Kong, China e Estados Unidos, nesta ordem (CICB1, 2004).
A produção brasileira de couro quase triplicou nos últimos 25 anos,
passando de 13,8 milhões de unidades, em 1980, para 37 milhões em 2004. A
indústria brasileira de couro é constituída por cerca de 787 estabelecimentos dos
quais 80% podem ser classificados como pequenas empresas, com menos de 50
1 Centro das Indústrias de Curtumes do Brasil
3
empregados, conforme a classificação da FIERGS2 e do Sebrae-RS3 (Santos et
al., 2002). Deste total de estabelecimentos 38% localizam-se na região sul, 33%
no sudeste, 15% no centroeste, 11% no norte e 3% no nordeste (Pacheco, 2005).
O Estado de Minas Gerais concentra mais de 22% das empresas brasileiras de
curtimento e beneficiamento do couro que são localizadas principalmente nas
regiões do Triângulo Mineiro e Alto Paranaíba, produzindo anualmente cerca de
4,3 milhões de unidades. O setor emprega diretamente 9800 pessoas e fatura 132
milhões de dólares ao ano (IBGE4, 2004).
Uma parcela das peles curtidas é destinada ao mercado interno onde são
utilizadas pelas indústrias que fabricam bolsas, cintos, estofados para carros,
entre outros, e também pelas indústrias de calçados. Esta última tem grande
importância para economia brasileira movimentando R$ 50 bilhões anuais e
empregando mais de 500 mil pessoas (Vio & Allegrini, 2005). Outra parcela
significativa é destinada à exportação principalmente para países mais
desenvolvidos, que fabricam produtos acabados de maior valor agregado. Esta
etapa produtiva gera menos poluentes para o meio ambiente sendo que a etapa
mais poluente ocorre nos países em desenvolvimento devido ao processo de
curtimento (Brasil, 2005).
2.2 Geração de resíduos e suas conseqüências
A destinação adequada dos resíduos gerados pelos curtumes tem sido
fator de preocupação entre as autoridades ambientais. Alguns estados, como é o
caso de Minas Gerais, têm uma regulação específica para a indústria de
curtumes. O Rio Grande do Sul possui uma legislação ditada pelo CONSEMA5
(Rio Grande do Sul, 2004) que abrange toda a geração de resíduos sólidos
2 Federação das Indústrias do Estado do Rio Grande do Sul 3 Serviço de Apoio às Micro e Pequenas Empresas 4 Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística 5 Conselho Estadual do Meio Ambiente
4
perigosos. No caso de Minas Gerais, as normas que dispõe sobre a destinação
adequada dos resíduos da indústria são estabelecidas pelo COPAM6 (Minas
Gerais, 2003).
No curtimento mineral, no qual se usa sais de cromo, alumínio e titânio,
o processo ao cromo ainda é o principal mecanismo de curtimento, utilizado
mundialmente, pelo tempo relativamente curto de processamento e pela
qualidade que confere aos couros em suas principais aplicações. A fonte de
cromo normalmente utilizada é o sulfato básico de cromo, onde este se encontra
no estado trivalente. No entanto, esforços crescentes para a sua substituição têm
sido verificados, devido ao seu impacto ambiental, potencialmente negativo
(Pacheco, 2005).
Dentre todas as fases da cadeia produtiva do couro, a etapa de
curtimento é a que gera maior quantidade de efluentes e resíduos sólidos. A
produção de couro, até o estágio wet blue, produz 85% do resíduo ambiental da
cadeia produtiva. O cromo é o principal problema dos curtumes e é o insumo
utilizado pela maioria das empresas no processo de curtimento. Os resíduos com
a presença de metal cromo, segundo a norma brasileira NBR-10004 da
ABNT7,(ABNT, 2005), são classificados como resíduos classe I – perigosos,
necessitando de tratamento e disposição específica (Giordano, 2005).
Ainda de acordo com Giordano (2005), definem-se como perigosos ou
nocivos, os resíduos e/ou combinações de resíduos que apresentem substancial
periculosidade real ou potencial à saúde humana ou aos organismos vivos, ou os
que se caracterizam pela letalidade, ou não degradabilidade ou ainda por efeitos
cumulativos adversos. Os resíduos sólidos classe/categoria I são resíduos que
requerem cuidados especiais quanto à coleta, acondicionamento, transporte e
disposição final. Os resíduos sólidos cromados dos curtumes incluem-se nessa
6 Conselho de Política Ambiental
5
categoria. A serragem de couro curtido ao cromo, gerada na operação de
rebaixamento, é um resíduo volumoso, altamente tóxico e geralmente distribuído
em terrenos baldios ou nas margens dos rios. Por ser um produto lentamente
biodegradável, permanece por muito tempo no meio ambiente. No Brasil, mais
de 90% das peles curtidas são feitas ao cromo. O couro wet blue contém o cromo
no estado de oxidação III. Se depositado no meio ambiente, esse cromo pode
facilmente se transformar em cromo hexavalente, que é altamente cancerígeno
(Szadkowska et al., 2003; Kirpnick-Sobol et al, 2006).
O resíduo é gerado ao final do processo de curtimento de pele. Assim, as
raspas e aparas, que constituem esse resíduo, também estão contaminadas com
cromo, o que o impede um descarte em aterros convencionais e outro tipo de
utilização, como na alimentação animal. Atualmente, essas raspas e aparas são
descartadas irregularmente no meio ambiente, já que a disposição correta
acarreta elevados custos para os curtumes. Entre as alternativas viáveis para o
aproveitamento do resíduo, a reconstituição do couro é a principal que, apesar
dos méritos, não consegue absorver toda a geração nacional de resíduos.
O Brasil produz, aproximadamente, 910 mil toneladas de peles curtidas
ao cromo por ano. Essa produção gera cerca de 91 mil toneladas de resíduos
sólidos contaminados com cromo por ano, mostrando tendência ascendente de
produção (FIGURA 1) (CETESB8, 2005). Devido a essa produção intensa e a
dificuldade de destinação dos resíduos, seja pelo alto custo, seja pela falta de
pesquisas de aplicabilidade, novas possibilidades de utilização devem ser
pesquisadas.
7 Associação Brasileira de Normas Técnicas 8 Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
6
FIGURA 1- Produção brasileira de couro (a) e os resíduos sólidos gerados (b), no período de 1996 a 2004 (Cetesp, 2005 citado por Oliveira, 2007).
2.3 Alternativas para aproveitamento dos resíduos
A literatura científica apresenta vários trabalhos visando a reutilização
desses resíduos para minimizar a contaminação ambiental (Rivela et al., 2004;
Saravanabhavan et al., 2004; Kamaludeen et al., 2003; Silveira et al., 2002). É
conhecida, por exemplo, a patente PI9304442 (Compassi,1992), a qual descreve
um dos métodos mais utilizados para o tratamento e posterior aproveitamento
dos resíduos sólidos, que consiste na dissolução total do sólido para posterior
precipitação do cromo na forma de hidróxido e utilização da proteína orgânica
líquida restante como fertilizante. Também é conhecida a patente PI9202408
(Rosentreter et al., 1988), que se refere à utilização de resíduos sólidos contendo
cromo na fabricação de placas divisórias de ambientes, tijolos para alvenaria,
placas de forro, placas para construção de móveis, portas e outros. Porém, todos
os métodos disponíveis para reutilização do resíduo de couro curtido exigem
tratamentos drásticos, processos químicos ou termoquímicos, causando a
hidrólise total do couro e agregando pouco valor ao material final (Mu et al.,
2003).
Foi desenvolvida uma tecnologia, registrada no INPI 12/07/2004,
protocolo 001538 (Oliveira et al., 2004) que visa recuperar o cromo contido nas
7
raspas e aparas, possibilitando a sua reutilização no próprio processo de
curtimento e também o reaproveitamento do material resultante, com baixos
níveis de cromo, em indústrias de fertilizantes (Oliveira, 2007) ou como
adsorvente de contaminantes orgânicos (Dallago, 2005; Oliveira, 2007). O
método é promissor e retira o cromo do resíduo, utilizando-o para reciclagem
(FIGURA 2).
Uma vez retirado o cromo, obtêm-se um resíduo sólido composto
basicamente de aparas e raspas de couro, com uma concentração baixa de
cromo. No melhor processo de extração em laboratório foram recuperados
99,6% do cromo inicial (27150 mg/Kg) ficando apenas 84,7 mg/Kg na matriz
sólida ao final do processo (Oliveira, 2007). O objetivo é conseguir esse grau de
extração em escala industrial.
Na composição da pele são encontradas fontes de nitrogênio, como
colágeno, elastina, queratina, ácido hialurônico, ácidos nucléicos, uréia e outros.
Além disso, estão presentes lipídios, como fosfolipídios, esqualeno, colesterol e
ácidos graxos e glicídios, como glicose, glicogênio, etc. (Viscardi, 2002). As
peles de animais podem ser fontes de matéria-prima para as áreas biomédica,
alimentar e cosmética e não apenas para as finalidades tradicionais, hoje
contempladas.
FIGURA 2. Esquema do processo de extração e recuperação do cromo de rejeitos de couro wet blue desenvolvido por Oliveira (2004).
Cr2(SO4)3
couro-Cr(“wet blue”)
couro Reagente-Cr+
Reagente-Cr +
Extração do cromo
H+/-OH
(i)
(ii)
8
Por meio de processos biotecnológicos, já é possível obter lâminas de queratina,
queratina em pó, colágeno (gel e pó), dentre outros (Cardoso, 2004).
Oliveira (2007) através de microscopia eletrônica de varredura (MEV)
observou a morfologia desses materiais (FIGURA 3). O couro curtido ao cromo
apresenta-se como um material fibroso (FIGURA 3b), mostrando que o processo
de curtimento altera fortemente a morfologia da proteína, o que proporciona
maior estabilidade ao material após o curtimento. O material que teve o cromo
retirado (FIGURA 3c) apresentou uma micrografia semelhante ao couro natural
(FIGURA 3a), indicando a quebra da estrutura fibrosa do resíduo industrial
(couro wet blue) pelo processo de extração de cromo nesse material.
Devido às particularidades de seu sistema digestório, com câmaras de
fermentação microbiana localizadas antes do sítio de digestão química,
enzimática e de absorção de nutrientes, os ruminantes são animais capazes de
aproveitar, com eficiência, alimentos pobres nutricionalmente para suportar suas
necessidades de mantença e produção, uma vez que a maioria da matéria
orgânica que adentra as primeiras câmaras do estômago sofre um intenso
processo de fermentação microbiana, cujos principais produtos finais são ácidos
(a)
(b)
(c)
FIGURA 3. Micrografias dos resíduos de couro: (a) couro natural, (b) couro wet
blue, e (c) resíduo tratado (colágeno). Fonte: Oliveira (2007).
9
graxos voláteis, metano, CO2 e massa microbiana. Sendo assim, esses animais
conseguem energia e proteína a partir de compostos pouco digestíveis para
outras espécies animais (Van Soest, 1994). Esse aproveitamento de subprodutos
já ocorre rotineiramente com produtos de origem vegetal (polpa de citrus, caroço
de algodão, farelo de trigo, casquinha de soja, etc.) e animal (sebo, farinha de
penas, farinha de peixe, farinha de carne e ossos, etc.) muitas vezes viabilizando
economicamente as atividades de exploração comercial dessas espécies animais.
2.4 Proteína de origem animal na alimentação de bovinos
leiteiros
As farinhas de origem animal (FOA) são ingredientes importantes
quanto aos aspectos econômicos, sanitários e nutricionais. Seu uso na
formulação de dietas é facilitado por conterem aminoácidos, energia, cálcio e
fósforo em quantidades apreciáveis. Porém, o efeito sobre o desempenho pode
ser modificado por vários fatores, tais como: tipo e qualidade do material
processado; processamento (temperatura, pressão e tempo de retenção nas
máquinas); uso de antioxidantes durante e após o processamento visando manter
a qualidade; contaminação por microrganismos patogênicos; presença de
poliaminas em grandes proporções; porcentagem e digestibilidade de nutrientes
e metodologias usadas nas estimativas (Bellaver, 2001).
Devido ao fato de haver poucas alternativas à combinação milho e farelo
de soja, as FOA são alternativas frequentemente usadas, pois asseguram
vantagens nutricionais e econômicas na formulação. Por isso, toda consideração
que se faça aos subprodutos de origem animal, deve-se avaliar o que
representam para o país. Evidentemente que, defende-se a melhoria da qualidade
dos subprodutos de modo a tratá-los como ingredientes e não commodities,
10
sempre levando em consideração a qualidade nutricional e sanitária dos
ingredientes (Bellaver et al., 2005).
Estudos visando conseguir melhor aproveitamento do nitrogênio pelo
ruminante são direcionados principalmente na busca do equilíbrio entre a
utilização do nitrogênio não protéico, da proteína degradável e da não
degradável. Para tal fim, deve-se considerar separadamente a demanda de fontes
nitrogenadas dos microrganismos do rúmen e a do animal. O conhecimento da
degradação ruminal da proteína desempenha papel fundamental nesse contexto,
já que determina não apenas sua contribuição para atender às necessidades dos
microrganismos como também à quantidade potencial de proteína que escapa da
fermentação ruminal e, conseqüentemente, capaz de fornecer aminoácidos
disponíveis para digestão a partir do abomaso (Satter, 1986).
O metabolismo da proteína no rúmen é particularmente interessante em
virtude de resultar de dois processos interativos: da degradação da proteína da
dieta e da síntese de proteína microbiana, esta última realizada tanto à custa da
proteína degradada como de fontes de nitrogênio não protéico. Para estar
disponível para os microrganismos, a proteína deve passar pelo processo de
proteólise e ser hidrolisada a peptídeos e aminoácidos, muitos dos quais são
subseqüentemente desaminados. A extensão da degradação de fontes protéicas
no rúmen é variável, e as diferenças estão relacionadas principalmente a fatores
intrínsecos do alimento, espécie animal e influências da natureza da dieta sobre
o ambiente ruminal (Siddons e Paradine, 1983; Min et al., 2002; Volden et al.,
2002). Outro fator interessante é que uma dieta contendo somente nitrogênio não
protéico não maximiza a síntese de bactérias no rúmen, ou seja, quando se
fornece aminoácidos e peptídeos em substituição à amônia e uréia tem-se um
aumento na síntese de proteína bacteriana no rúmen (Argyle & Baldwin, 1989).
Para animais em crescimento e vacas em lactação, o suprimento de
proteína microbiana pode ser insuficiente para atender à demanda de produção.
11
Nestes, as necessidades elevadas de aminoácidos devem ser supridas pelo
incremento da proteína de origem dietética que escapa da degradação no rúmen
e passa para o trato digestivo distal, onde será submetida aos processos de
digestão e absorção (Orskov et al., 1981; Rodriguez, 1986; Volden et al., 2002).
O objetivo da nutrição protéica de vacas leiteiras é proporcionar
quantidades adequadas de proteína degradável no rúmen (PDR) para otimizar a
síntese de proteína microbiana no órgão e, ao mesmo tempo, obter a
produtividade desejada com a menor quantidade possível de PB na dieta. Para
otimizar a eficiência de utilização de PB é necessário utilizar diferentes fontes de
proteína que proporcionem a PDR necessária para atender as necessidades dos
microorganismos no rúmen, para que estes possam produzir proteína bacteriana
na maior quantidade possível, pois esta é de baixo custo e alta qualidade
nutricional. A dieta também deve fornecer proteína não degradável no rúmen
(PND) em quantidade e qualidade suficientes para completar a demanda
nutricional do animal em relação à deficiência de aminoácidos da proteína
microbiana. Vacas de alta produção não terão suas necessidades atendidas
apenas por proteína microbiana, exigindo suplementação com fontes de PND
(Robinson et al., 1995). Os aminoácidos essenciais para vacas leiteiras são
arginina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina,
triptofano e valina. Metionina e lisina são os aminoácidos (aa) que se
apresentam em menor quantidade na digesta duodenal, proporcionalmente à
necessidade para síntese protéica pelo organismo sendo, portanto, os aa mais
limitantes. Um suplemento dietético com fontes desses aminoácidos é capaz de
aumentar a performance leiteira, a gordura e a proteína do leite (Robinson et al.,
1995; Bertrand et al., 1998; Socha et al., 2005).
A quantidade de lisina e metionina em alguns produtos de origem
animal podem ser maior que a maioria dos produtos de origem vegetal e a
relação lisina/metionina pode estar mais próxima do ideal para bovinos leiteiros
12
(3:1). Por exemplo, produtos de origem vegetal como caroço de algodão, milho,
sorgo e cevada possuem respectivamente relação de lisina/metionina de 2,6;
1,33; 1,3; 2,1. Por outro lado produtos como farinha de peixe, farinha de carne e
ossos e soro de leite possuem, respectivamente, relação de lisina/metionina de
2,8; 3,7; 5,33 (National Research Concil, NRC, 2001). Pela quantidade de lisina
e metionina e também pela relação lisina/metionina estar mais próxima do ideal
a introdução de produtos de origem animal se mostra interessante quando o
objetivo é atender as necessidades de aa de vacas leiteiras, principalmente
aquelas de alta produção.
O colágeno é composto de glicina, que é o aa mais abundante,
representando 35% do total, prolina e hidroxiprolina que juntas representam 22
% de todos os aminoácidos do colágeno. Finalmente, existem outros dois
aminoácidos que se encontram no colágeno, que são lisina e hidroxilisina. Do
ponto de vista químico, o colágeno, a gelatina ou a cola, são compostos de
grandes cadeias de aminoácidos unidos. A composição em aminoácidos do
colágeno e seus derivados, gelatina e cola, em relação aos aminoácidos
essenciais é muito baixa, portanto, não é uma proteína completa do ponto de
vista nutricional. Entretanto, se a gelatina for incluída numa dieta normal em
conjunto com outras proteínas, pode em alguns casos aumentar o valor biológico
do alimento em questão (Viscardi, 2002).
Portanto, a utilização de rejeitos de couro na alimentação de ruminantes
poderia ser uma alternativa viável, tecnicamente e legalmente, que supriria
aminoácidos para degradação ruminal ou os disponibilizaria para absorção no
duodeno.
2.5 Encefalopatia Espongiforme Bovina
A Encefalopatia Espongiforme Bovina (EEB), vulgarmente conhecida
como Doença das Vacas Loucas ou BSE (do acrônimo inglês Bovine
13
Spongiform Encephalopathy) é uma doença neurodegenerativa que afeta o gado
doméstico bovino. A doença surgiu em meados dos anos 80 na Inglaterra e tem
como característica o fato de ter como agente patogênico uma forma especial de
proteína, chamada príon. É transmissível ao homem, causando uma doença
semelhante, a nova variante da Doença de Creutzfeldt-Jakob, abreviadamente
vCJD (Almeida, 2004).
Desde abril de 1985 alguns veterinários clínicos de campo dos países
pertencentes ao Reino Unido começaram a relatar aos seus serviços de vigilância
de saúde animal que alguns bovinos, na maior parte vacas com mais de 4 a 5
anos de idade, estavam adoecendo de uma doença fatal que se apresentava com
sinais associados a disfunções do Sistema Nervoso Central (SNC) (Almeida,
2004). O animal afetado deixava de se alimentar e rapidamente perdia condição
corporal. Em duas a três semanas era necessário que o animal fosse sacrificado,
pois não respondia a nenhum tratamento.
Um estudo epidemiológico foi realizado para conhecer os fatores
comuns a todos rebanhos afetados que pudessem ser imputados como causas da
doença para monitorar sua incidência dentro de cada rebanho e entre os rebanhos
das diferentes regiões do Reino Unido, visando coletar dados clínicos dos
animais e levantar hipóteses sobre sua cadeia de causas. Os pesquisadores
concluíram que a EEB estava associada ao uso de apenas um produto: a farinha
de carne e ossos. Essa farinha é constituída por resíduos de animais resultantes
do processamento da carne em abatedouros e que, por qualquer motivo, não
podem ser destinados ao consumo humano. Os corpos inteiros de animais
doentes que chegam ao abatedouro, também são constituintes desse resíduo. O
uso desse material permitiu o crescimento da epidemia porque os animais
afetados pela doença eram reciclados para fazer mais farinha de carne e ossos.
Deste modo, os agentes da EEB, que hoje se reconhece ser a molécula de príon
patogênico denominada PrPsc, dos primeiros animais doentes estavam sendo
14
levados de volta para o rebanho sadio por meio da farinha de carne e ossos em
que eram transformados. Em conseqüência, com a farinha de carne e ossos cada
vez mais contaminada em príon PrPsc, um maior numero de animais estava
adquirindo e morrendo de EEB. Sendo assim, a epidemia de EEB se alastrava,
trazendo naquela época, e ainda hoje, muitas preocupações em relação à saúde
pública e grandes perdas econômicas para a cadeia da carne mundial. O príon
pode contaminar a ração dos bovinos também por meio de produtos
provenientes de outros mamíferos que alimentaram-se com material bovino
contaminado. Essas espécies, mesmo não desenvolvendo a doença, permanecem
com o príon no sistema nervoso ou em seu trato digestório podendo transmiti-la,
quando usados na alimentação de ruminantes. Foi demonstrado que apenas um
grama de cérebro (em matéria úmida) de um animal com EEB, administrado por
via oral a outros bovinos, era capaz de causar a doença dentro de períodos
semelhantes ao da doença natural (após 5 anos de idade) ( Anderson et al.,
1996). Pesquisas atuais (ACDP9, 1998) mostram que apenas 0,1 grama de
cérebro (peso úmido) de um animal doente, inoculado por via oral, transmite a
EEB para bovinos. Para evitar este risco, hoje é proibido o uso de farinha de
carne e ossos de qualquer animal de fazenda, inclusive aves, na alimentação de
ruminantes (Austin et al., 1993).
Os materiais considerados pelo ministério da agricultura, pecuária e
abastecimento (MAPA), como de risco potencial para EEB são cérebros, olhos,
amídalas, medula espinhal e intestino, desde o duodeno até o reto, de bovinos de
qualquer idade; e cérebros, olhos, amídalas, baço, medula espinhal e intestino,
desde o duodeno até o reto, de ovinos e caprinos de qualquer idade. O Brasil
encontra-se na categoria I da lista do MAPA, instrução normativa Nº 25 de 06
de abril de 2004, como um dos países onde é altamente improvável ou
improvável a presença de um ou mais casos clínicos ou sub-clínicos da
9 Advisory Committee on Dangerous Pathogens
15
encefalopatia espongiforme bovina, sendo que nunca houve relato de caso no
país. A instrução normativa Nº 8, de 25 de março de 2004, do Ministério da
Agricultura, pecuária e abastecimento, (Brasil, 2004a), em seu artigo 1º, proíbe
em todo o território nacional a produção, comercialização e a utilização de
produtos destinados à alimentação de ruminantes que contenham em sua
composição proteínas e gorduras de origem animal. No entanto, o artigo 3º da
mesma resolução cita: “Excluem-se da proibição de que tratam os artigos
anteriores, o leite e os produtos lácteos, a farinha de ossos calcinados (sem
proteína e gorduras), a gelatina e o colágeno preparados exclusivamente a partir
de couro e peles”. Sendo assim, as únicas proteínas de origem animal ainda
permitidas como alimento para ruminantes são derivadas do leite e da pele.
Portanto, apesar do risco potencial de EEB, com a utilização de alimentos de
origem animal, considerando-se o aspecto técnico e legal, parece haver espaço
para a utilização dos rejeitos de couro na alimentação de ruminantes, como
proposto por esse trabalho.
2.6 Botulismo
O botulismo é uma intoxicação de bovinos e outras espécies animais,
resultante principalmente da ingestão de toxina previamente formada pela
bactéria anaeróbia Clostridium botulinum. Assume importância econômico-
sanitária no Brasil o botulismo epidêmico, relacionado com a osteofagia
observada em bovinos mantidos em áreas deficientes em fósforo, sem a
adequada suplementação mineral, e com a presença na pastagem de restos de
cadáveres contaminados (Tokarnia et al., 1970). Surtos têm sido registrados nos
últimos anos em extensas regiões do país, com a estimativa de centenas de
milhares de mortes (Döbereiner et al., 1992, Dutra & Döbereiner, 1995)
atribuídas às toxinas botulínicas C e D (Dutra et al., 1993). Um importante fator
que contribuiu para o agravamento do problema foi a intensificação da
16
contaminação ambiental pelos esporos de C. botulinum, principalmente a partir
de cadáveres que entram em decomposição no pasto (Souza & Langenegger,
1987, Ribas et al., 1994 citado por Dutra et al., 2001).
A doença afeta diferentes espécies domésticas e aves silvestres. No
Brasil, o botulismo tem causado grandes prejuízos econômicos na pecuária,
devido ao grande número de animais que morrem por essa doença. A doença
acomete principalmente vacas em gestação ou lactação. Estas categorias são as
de maior exigência nutricional no rebanho, portanto as primeiras a manifestarem
sinais de desequilíbrio frente a uma dieta deficiente em fósforo, apresentando
osteofagia (consumo voluntário de ossos). Com isso, esses animais são
predispostos à ingestão de toxinas botulínicas (Corrêa & Corrêa, 1992).
O Clostridium botulinum faz parte da flora intestinal normal do animal,
e quando ele morre por um motivo qualquer, o processo de putrefação cria
condições favoráveis para o desenvolvimento da bactéria e a produção de toxina
botulínica. Outros meios de transmissão do Botulismo, além da ingestão de
ossos ou restos de cadáveres, são água paradas, geralmente rasas e esverdeadas,
com restos de cadáveres ou não; grãos de milho armazenados em condições de
umidade elevada e alta temperatura entram em putrefação e podem desenvolver
a toxina; feno úmido e em putrefação; ração armazenada inadequadamente;
cama de frango que, sob determinadas condições de armazenagem, são
excelentes meios de cultura para o clostrídio e para a produção da toxina;
silagem, principalmente nas partes laterais do silo, onde pode ocorrer putrefação
(Fernandes, 1998). Diante desses fatores e causas diversas, uma patologia a ser
considerada quando se pensa no uso dos resíduos de couro para alimentação
animal, certamente é o botulismo, caso as condições de armazenamento do
material possa propiciar o desenvolvimento do clostrídio.
17
2.7 Cromo nos alimentos e seu papel no metabolismo
Na maioria dos alimentos o cromo existe em baixas concentrações.
Dentre os alimentos mais ricos em cromo estão o peixe, a lagosta, o frango e o
levedo da cerveja. O teor máximo permitido pela legislação brasileira é de 1
µg/ml para Cr (III) e 0,05 µg/ml para Cr (VI) (Silva e Pedrozo, 2001). O
National Research Council (NRC) recomenda uma ingestão diária de Cr (III)
segura e adequada de 50-200 µg/ dia para humanos (ATSDR, 2000).
No homem e em animais, o cromo trivalente é um nutriente essencial
que desempenha um papel importante no metabolismo de glicose, gorduras e
proteínas. Acredita-se que a forma biologicamente ativa do complexo de Cr (III)
orgânico facilite a interação da insulina com seus receptores celulares.
Compostos inorgânicos de cromo não apresentam esta atividade. Entretanto, o
homem e os animais são capazes de converter os compostos de cromo inativos a
formas biologicamente ativas, mas a exposição a elevadas concentrações desta
forma de metal pode levar ao aparecimento de efeitos adversos (ATSDR, 2000).
Silva Filho (1999) mensurou níveis de minerais, entre eles o cromo, em
vários subprodutos utilizados na alimentação animal tais como farelos de
algodão, arroz, canola, soja e trigo; farinhas de peixe, pena, carne e penas +
vísceras; cascas de algodão, arroz, laranja e bagaços de tomate. Os níveis de Cr
dos bagaços de tomate (3,35ppm) e de laranja (6,27ppm) foram altos
comparados às demais amostras, as quais tiveram concentrações que variaram de
0,03 a 0,61 ppm. McDowell (1985) cita valores de 0,11, 0,24, 0,424 e 1,17 ppm,
respectivamente em milho, germe de trigo, farelo de trigo e levedura de cerveja.
Fávaro et al. (1994), analisando folhas de citrus, detectaram nível médio de Cr
de 1,0 ppm. Os mesmos autores analisaram a dieta total consumida por várias
populações humanas em diferentes regiões do Brasil e reportaram um valor
médio de 0,5 ppm. A literatura, de modo geral, não registra casos de deficiência
de Cr em ruminantes.
18
A presença de cromo (Cr) nas plantas, mesmo em baixos níveis, é
suficiente para suprir as exigências nutricionais dos animais. De acordo com
Underwood (1977), a maioria dos alimentos traz em sua composição níveis de
0,2 a 0,8 ppm, porém com o advento de novas técnicas de análise é possível a
detecção de níveis mais baixos com precisão. Esse elemento é importante do
ponto de vista nutricional por funcionar como um cofator na ativação da insulina
em mamíferos, sendo também o agente responsável pelo fator de tolerância à
glicose, requerido na manutenção do metabolismo (McDowell, 1985).
2.8 Toxicidade do cromo
É consenso na literatura que o Cr (VI) é mais tóxico que o Cr (III), como
demonstrado em um ensaio in vitro por Dartsch et al. (1998) ao observar que
5µmol/l de Cr (VI) inviabilizou 50% de uma cultura de células renais, enquanto
que a dose de 1000µmol/l de Cr (III), inviabilizou somente 10% das células. No
entanto deve-se salientar que a baixa toxidade do Cr (III) em relação ao Cr (VI)
é devido à sua menor absorção celular, pois Kirpnick-Sobol et al. (2006) ao
dosar o cromo intracelular observou que o Cr (III) provoca uma maior indução
de deleção de DNA que o Cr (VI).
O teor máximo de cromo presente em alimento permitido pela legislação
brasileira para alimentação humana é de 1µg/ml para Cr (III) e 0,05µg/ml para
Cr (VI). Segundo Dartsch et al. (1998), as células renais são dez vezes mais
sensíveis ao cromo que as células hepáticas. O cromo absorvido é excretado
quase que exclusivamente pela urina, logo a concentração urinária de cromo
pode ser utilizada como parâmetro para avaliar o cromo absorvido. Ao contrário
de produtos à base de cromo trivalente, aqueles à base de cromo hexavalente são
agentes oxidantes capazes de induzir danos teciduais como dermatites (Hansen,
et al., 2003), apoptose de linfócitos (Vasant et al., 2003), nefrotoxidade (Dartsch
et al., 1998; Wedeen And Qian, 1991) e hepatotoxidade (Dartsch et al., 1998),
19
além de possuírem um risco em potencial no desenvolvimento de processos
carcinogênicos, teratogênicos e mutagênicos (Szadkowska et al., 2003;
Kirpnick-Sobol et al., 2006).
Logo após absorção oral ou dérmica de Cr (VI), o rim torna-se o órgão
alvo da acumulação de cromo, o que pode resultar em uma necrose tubular
aguda (NTA). Compostos de cromo produzem necrose na porção inicial dos
túbulos contorcidos proximais. A NTA é caracterizada pelo rápido fracasso
renal, uma fase inicial de oligúria10, e finalmente uma fase de poliúria11(Dartsch
et al., 1998; Wedeen And Qian, 1991). A recuperação subseqüente da função
renal é gradual e se dá dentro de algumas semanas. Cromato de potássio, na dose
de 15 mg/kg de peso vivo administrado por via parenteral, induz NTA em
animais (Biber et al, 1968; Kramp et al., 1974).
Existem poucos estudos sobre a toxicidade do cromo em animais. Em
um estudo realizado com peruas, adicionou-se à dieta destas aves 10µg/g de Cr
(III), tendo sido verificada uma diminuição significativa na produção de ovos em
relação ao grupo controle. Pássaros da região de Rhode Island nos Estados
Unidos, onde altos níveis de cromo foram detectados no solo, no ar e nas águas
de superfície, não tiveram seu crescimento afetado e reproduziram-se com
sucesso. Entretanto, um elevado nível de ácido úrico foi constatado em relação
ao mesmo tipo de aves de outros locais. Esta elevação do nível de ácido úrico
sugere uma alteração na função renal devido a uma dieta com níveis de cromo
acima de 7,6µg/g, mais altos que os existentes em locais não contaminados
(Canadian Environmental Protection ACT, 1994).
Tentativas de utilização de resíduos de couro na alimentação animal já
foram realizadas em suínos (Gruhn e Ludke, 1972), mas resíduos de cromo
foram detectados especialmente no fígado e rins.
10 produção de urina menor que 200 mL/dia em adultos humanos 11 produção de urina excedendo3 L/dia em adultos humanos
20
Dentre os fatores que devem ser considerados na avaliação da toxicidade
dos compostos de cromo, destaca-se a pureza destes compostos; o cromo (III)
pode estar contaminado com pequenas quantidades de Cr (VI), o que dificultaria
a interpretação com animais de experimentação. Alem disso, como o Cr (VI) é
rapidamente reduzido a Cr (III) no organismo, torna-se difícil distinguir os
efeitos nocivos de cada estado de oxidação, em separado (ATSDR, 2000).
A maioria dos efeitos tóxicos induzidos pelo cromo ocorrem no trato
respiratório, quando a via de introdução é a pulmonar. Os efeitos tóxicos em
indivíduos expostos ocupacionalmente a elevadas concentrações de cromo,
particularmente Cr (VI), incluem ulcerações e perfuração de septo nasal,
irritação do trato respiratório, possíveis efeitos cardiovasculares, gastrintestinais,
hematológicos, hepáticos e renais, além do risco elevado de câncer pulmonar.
Após a exposição oral, os efeitos mais prevalentes ocorrem nos tecidos hepático
e renal (ATSDR, 2000).
Kaufman et al. (1970), citado em ATSDR (2000), relataram um caso de
óbito em uma criança de 14 anos de idade após a ingestão de 7,5 mg/Kg de
dicromato de potássio. Antes do óbito, a criança apresentou fortes dores
abdominais e vômito. Alta atividade de enzimas hepáticas foram encontrados no
soro após 24 horas da ingestão. Um exame pós-morte mostrou necrose de fígado
e rins, além de edema renal.
2.9 Toxicocinética e toxicodinâmica do cromo no organismo
A toxicocinética dos compostos de cromo depende do estado de
oxidação do átomo e da natureza da ligação neste composto. A absorção dos
compostos de Cr (VI) é maior do que a dos compostos de Cr (III). O ânion
cromato penetra facilmente nas células através dos canais aniônicos não
específicos. Já os compostos de Cr (III) são absorvidos por difusão passiva ou
fagocitose (ATSDR, 2000). Enquanto a forma hexavalente facilita a entrada na
21
circulação e nas células, a forma trivalente ligada à proteína intracelular é que
causa danos iniciais através de ligações com proteínas intracelulares (Wedeen
And Qian, 1991).
A absorção por via oral é variável. Os compostos insolúveis de Cr (III),
como óxido de cromo, praticamente não são absorvidos por esta via de
introdução; 0,5 a 2 % dos compostos de Cr (III) presentes na dieta são
absorvidos pelo trato gastrintestinal e, aproximadamente, de 2 a 10% de Cr (VI),
como os cromatos de potássio e de sódio, são por ali absorvidos. Na ingestão de
cromo hexavalente, este é rapidamente reduzido pelos compostos presentes na
saliva e no suco gástrico a Cr (III), menos absorvido (Who, 1996; Wedeen &
Qian, 1991)
Uma vez absorvido, o cromo é transportado pelo sangue para vários
órgãos e tecidos. O Cr (III) liga-se principalmente a proteínas séricas,
especialmente a transferrina. O Cr (VI) penetra rapidamente nos eritrócitos. O
estado de oxidação do metal apresenta papel fundamental na distribuição pelo
sangue e na retenção pelos diferentes órgãos. O Cromo transportado pelo sangue
concentra-se, especialmente, no fígado, rim, baço e pulmão. Os dados da
exposição humana a cromo referem-se, quase exclusivamente, ao seu acúmulo
nos pulmões em conseqüência da inalação das partículas do metal (Who, 1996).
A distribuição do cromo, após exposição por via oral, leva ao acúmulo
do metal em nível renal, hepático, pulmonar, cardíaco e pancreático. O metal
pode ser transferido para o feto via placenta e para crianças via leite materno
(ATSDR, 2000). O cromo é preferencialmente excretado pelos rins (na
introdução por via oral 80% da dose administrada de Cr (VI) foi recuperada na
urina) sendo que todo cromo encontrado na urina está na forma trivalente
mostrando que o organismo converte a forma hexavalente em trivalente antes da
excreção.
22
A toxicidade do cromo depende de seu estado de oxidação, sendo o Cr
(VI) de maior toxicidade que o Cr (III). Acredita-se que um dos fatores que
contribui para esta elevada toxicidade seja a grande habilidade do Cr (VI) em
penetrar nas células, em comparação com o Cr (III). O Cr (VI) existe como
ânion cromato tetraédrico, em pH fisiológico, e assemelha-se a outros ânions
naturais como fosfato e sulfato, permeáveis através dos canais da membrana
celular. O Cr (III), entretanto, forma complexos octaédricos e não pode penetrar
facilmente através daqueles canais. Portanto, a baixa toxicidade do Cr (III) se
deve, em parte, a esta dificuldade de penetração celular. A redução extracelular
do Cr (VI) a Cr (III) diminui a penetração intracelular do cromo, reduzindo
assim a sua toxicidade (ATSDR, 2000). Uma vez dentro das células, o Cr (VI)
sofre redução a Cr (III), com Cr (V) e Cr (IV) como intermediários. Estas
reações geralmente envolvem espécies intracelulares, como o ascorbato, a
glutationa ou os aminoácidos. As espécies cromo (VI), (V) e (IV) estão
envolvidas no ciclo oxidativo de Fenton, gerando radicais livres. Dificilmente,
em condições fisiológicas normais, o Cr (III) gera este tipo de radical (ATSDR,
2000).
Os produtos da redução do Cr (VI) – radicais livres, cromo (IV) e (V) e
o Cr (III) parecem ser os responsáveis pelos efeitos carcinogênicos observados.
A interação destes produtos com o DNA pode resultar em danos estruturais e
funcionais do mesmo e em efeitos celulares negativos. Os danos estruturais
incluem quebra da fita, ligações cromo-DNA e aberrações cromossômicas. Os
danos funcionais incluem seqüestro de DNA polimerase, mutagênese e
alterações da expressão gênica. A formação de ligações entre DNA e proteínas
pode interferir na replicação e transcrição do DNA ou, ainda, promover ou inibir
a expressão de genes regulatórios celulares. A alteração da regulação celular
pode levar à carcinogênese. As alterações estruturais e funcionais podem inibir o
crescimento celular. O mecanismo de apoptose celular induzido pelo cromo não
23
está totalmente explicado; sabe-se, entretanto, que há a participação do estresse
oxidativo12, da ligação cruzada DNA-DNA e da inibição da transcrição
(ATSDR, 2000).
Para elementos essenciais como o cromo, há riscos associados ao
ingresso corpóreo, tanto de baixas como de elevadas concentrações do metal. A
faixa de concentração que preenche os requisitos biológicos e previne a
toxicidade pode ser estreita. Assim, na avaliação do risco, estes dois aspectos –
essencialidade e toxicidade- devem ser considerados tanto para o homem como
para outras espécies do meio ambiente (Silva e Pedrozo, 2001).
A população em geral está exposta ao cromo pela inalação do ar
ambiental, ingestão de água e alimentos contaminados. O espectro dos efeitos
tóxicos do cromo promovidos pelos cromos (VI) e (III) incluem ação
carcinogênica para o homem, atribuída ao Cr (VI), as dermatoses, ulcerações e
perfurações do septo nasal, rinite atrófica e lesões renais, demonstrando a
necessidade de se evitar a exposição a concentrações excessivas do metal, bem
como à contaminação ambiental (ATSDR, 2000).
2.10 Utilização de Cr-EDTA como marcador em
experimentação
Desde a década de sessenta o complexo Cr-EDTA é utilizado em
experimentos de digestão em ruminantes (Downes e McDonald, 1964). Esses
autores demonstraram que, durante a passagem no trato gastrintestinal,
inevitavelmente uma pequena parte do complexo Cr-EDTA era absorvido. A
absorção foi em média de 3% em vacas e ovelhas e o cromo absorvido era
rapidamente excretado e recuperado na urina. Udén et al. (1980) comparou
12 Em determinadas situações adversas, a concentração de Radicais Livres aumenta de forma descontrolada, provocando diversos tipos de lesões, que atualmente são incontestavelmente relacionadas com a gênese de várias doenças.
24
marcadores de digestibilidade, entre eles o Cr-EDTA. No experimento ele usou
vacas, cavalos, ovelhas, cabras e coelhos e demonstrou que a absorção do
complexo Cr-EDTA foi de 2-3% nas espécies testadas com exceção dos coelhos
onde 22% do marcador foi recuperado na urina.
O processo de extração do cromo do resíduo de couro (couro wet blue)
desenvolvido por Oliveira (2004) é baseado na utilização de uma mistura ácida
para a complexação e retirada do cromo da matriz sólida residual. Em seguida, o
cromo livre em solução será complexado com EDTA para formar a espécie Cr-
EDTA que será removida para recuperação do cromo. Assim, após a retirada do
composto para reciclagem, a pequena quantidade de cromo remanescente no
resíduo sólido de couro estará ligada ao EDTA, conferindo uma estabilidade
muito grande à molécula, bem como baixa possibilidade de absorção em
ruminantes.
2.11 Provas de função hepática
As aminotransferases são comumente usadas como marcadores de lesão
hepatocelular. A aspartato-aminotransferase (AST) é encontrada em células
sangüíneas e em diversos outros tecidos, incluindo fígado, músculo, cérebro,
pâncreas e pulmões. A alanina-aminotranferase (ALT) é uma enzima
citoplasmática, encontrada primariamente em hepatócitos, sendo um marcador
mais específico de doença hepática (Kaplowitz, 1982). Apesar da AST não ser
considerada uma enzima hepato-específica, pois enfermidades envolvendo
tecidos musculares e hepáticos podem aumentar os valores dessa enzima no
plasma (Coles, 1984), desde que se excluam lesões musculares e cardíacas o
aumento da atividade enzimática da AST pode ser interpretado como sendo
conseqüência de lesão hepática (Hagiwara, 1982) e essa lesão é diretamente
proporcional ao número de hepatócitos lesados (Duncan e Prasse, 1982).
25
Outra enzima hepática que é utilizada como indicativo de lesão hepática
é a fosfatase alcalina (FA) a qual indica obstrução do sistema biliar, quer seja no
fígado ou nas vias biliares extra-hepáticas (Kaplowitz, 1982).
Um aumento do colesterol no plasma também pode sugerir lesão
hepática por deficiência na capitação, transporte e metabolismo do mesmo no
fígado (Kaplowitz, 1982).
Portanto, a pesquisa desses marcadores é útil para precisar lesões
hepáticas as quais podem ocorrer no caso de ingestão de altas concentrações de
cromo.
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33
CAPÍTULO 2
POTENCIALIDADES NUTRICIONAIS DE RESÍDUOS DE
COURO WET BLUE PARA A ALIMENTAÇÃO DE
RUMINANTES
SILVA, Rodrigo Carvalho. Potencialidades Nutricionais de Resíduos de Couro Wet Blue para a Alimentação de Ruminantes. In____. Utilização de Rejeitos de Couro Wet Blue na Alimentação de Ruminantes: Potencialidades Nutricionais e Patológicas. 2007. Cap. 2, p.33-45. Dissertação (Mestrado em Ciências Veterinárias) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG∗.
RESUMO O processo de curtimento de couro é caracterizado por produzir enorme quantidade de resíduos contaminados com cromo, os quais constituem um grave problema ambiental. Têm sido desenvolvidas tecnologias para a retirada do cromo desses resíduos, entretanto, há necessidade de se ter destinação adequada para os resíduos com baixo teor de cromo. O colágeno derivado de couro e pele é permitido pela legislação brasileira para a alimentação de ruminantes. O objetivo deste trabalho foi apontar uma alternativa para a minimização da contaminação ambiental por resíduos de couro, por meio de sua utilização na alimentação de ruminantes. Foram comparados os resíduos de couro in natura (WB) e os resíduos que tiveram o cromo extraído (CE). Ambos os materiais apresentaram 99,7% de MS, mas o teor de PB foi mais alto (90,4%) no CE do que no WB (74,3%). No entanto, a degradabilidade ruminal efetiva da MS foi 63% e da PB foi 65% no CE, sendo que o WB não sofreu degradação ruminal, provavelmente refletindo a estabilidade da molécula, conferida pelo cromo. A digestibilidade abomasal in vitro do CE foi 98%, demonstrando que, se protegido da degradação ruminal, esse material pode ser utilizado como fonte de proteína animal visando induzir mudança no perfil de aminoácidos da dieta de ruminantes. Essa alta digestibilidade abomasal também indica que o CE tem potencial para ser utilizado na alimentação de animais não ruminantes. O teor de matéria mineral foi mais alto no WB(10,4%) do que no CE(0,4%), refletindo o ∗ Comitê Orientador: João Chrysóstomo de Resende Júnior – UFLA (Orientador), Luiz Carlos Alves de Oliveira – UFLA (Co-orientador).
34
teor de cromo e reforçando que o processo de retirada desse elemento é eficiente. A alimentação animal mostra-se como uma alternativa viável para a destinação das raspas e aparas de couro geradas pelos curtumes e tratadas pelo método de extração, minimizando assim a contaminação ambiental.
Palavras-chave: Alimento de Origem Animal; Degradabilidade; Digestibilidade; Meio Ambiente
INTRODUÇÃO
A destinação adequada para os resíduos gerados pelos curtumes tem
sido fator de preocupação entre as autoridades ambientais (COPAM, 2003;
CONSEMA, 2004). Dentre todas as fases da cadeia produtiva do couro, a etapa
de curtimento é a que gera maior quantidade de efluentes e resíduos sólidos. No
Brasil, mais de 90% das peles curtidas são feitas ao cromo (Teixeira et al., 1999;
Pacheco, 2005). O resíduo do couro curtido ao cromo, conhecido como couro
wet blue, é considerado resíduo classe I, de acordo com a norma NBR 10004.
Isso significa que é perigoso ao meio ambiente e aos animais, incluindo o
homem. Esses resíduos são constituídos por raspas e aparas, as quais estão
contaminadas com cromo, o que impede um descarte em aterros convencionais e
outro tipo de utilização, como na alimentação animal. Foi desenvolvida uma
tecnologia (Oliveira, 2004) que recupera o cromo contido nas raspas e aparas,
possibilitando a sua reutilização no próprio processo de curtimento e obtém
como produto final um material, composto predominantemente por colágeno,
com baixos níveis de cromo. Entretanto, alternativas para aproveitamento desse
resíduo devem ser pesquisadas, contribuindo para diminuição do descarte
ambiental das indústrias curtidoras.
A utilização de subprodutos em dietas para nutrição animal fica cada vez
mais importante e necessária quando se observa que é cada vez maior a
35
competição entre humanos e animais por alimentos concentrados como, por
exemplo, milho e soja. Além do mais, os subprodutos possuem uma importância
evidente no setor econômico tanto para as indústrias que os geram, onde se
tornam fontes adicionais de rendimento, como para os criadores de animais onde
significam uma diminuição de custos que muitas vezes viabilizam a produção
(EMBRAPA, 2002).
Devido à particularidade de seu sistema digestório, com câmaras de
fermentação microbiana localizadas antes do sítio de digestão química e
enzimática e também de absorção de nutrientes, os ruminantes são animais
capazes de aproveitar alimentos muitas vezes pobres nutricionalmente para
espécies não ruminantes (Van Soest, 1994). Em adição, a despeito da proibição
do uso de alimentos de origem animal para alimentação de ruminantes no Brasil,
o colágeno, derivado exclusivamente de couro e peles, constitui um dos únicos
produtos de origem animal permitidos para a alimentação de ruminantes pela
instrução normativa Nº 8, de 25 de março de 2004, do Ministério da Agricultura
Pecuária e Abastecimento.
Pretendeu-se, com este trabalho, apontar uma alternativa para a
utilização dos resíduos de couro wet blue, após extração de cromo, por meio do
seu uso na alimentação de ruminantes, caracterizando suas potencialidades
nutricionais para essas espécies animais.
MATERIAL E MÉTODOS
Avaliação das características químicas do produto
Essas avaliações, em duplicata, foram efetuadas nas amostras
compostas dos resíduos wet blue (material curtido ao cromo) e nos resíduos
tratados pelo método desenvolvido por Oliveira (2004), para minimização do
36
teor de cromo. O material wet blue foi coletado pelo departamento de química da
UFLA em vários curtumes da região de Divinópolis-MG e continha 27150 ppm
de cromo. O resíduo tratado foi fornecido pelo mesmo departamento após passar
por processo de extração de cromo numa planta piloto localizada no próprio
departamento. O resíduo tratado continha 150 ppm de cromo. A determinação
do teor de matéria seca (MS) foi realizada utilizando-se estufa ventilada a 60 ºC
por 72 horas e posteriormente estufa a 105 ºC por 24 horas. O teor de proteína
bruta (PB) foi determinado por meio da análise de nitrogênio utilizando-se o
aparelho de destilação a vapor micro-Kjeldahl, conforme AOAC (1970),
corrigindo-se pelo fator de conversão 6,25. A porcentagem de extrato etéreo
(EE) foi realizada por extração por meio de éter de petróleo em extrator contínuo
de Sochlet, de acordo com a AOAC (1970). A determinação da porcentagem de
cinzas foi realizada por incineração do material em mufla a 550º C por 5 horas,
pelo método da AOAC (1970). A quantidade de carboidratos não fibrosos
(CNF) foi estimada por diferença, de acordo com a equação CNF=1-
(PB+EE+Cinzas), assumindo-se que a quantidade de carboidratos fibrosos fosse
desprezível, por se tratar de alimento de origem animal. Para a determinação do
perfil de minerais dos materiais foi utilizado espectrofotometria de absorção
atômica.
Avaliação da degradabilidade ruminal efetiva
As análises de degradabilidade in situ foram realizadas segundo a
metodologia descrita por Pereira (1997), nas amostras dos resíduos wet blue, in
natura, e dos resíduos tratados, pelo método desenvolvido por Oliveira (2004),
para minimização do teor de cromo. Foi utilizada uma amostra composta de
cada material, constituída por três subamostras. Os tempos de incubação das
sacolas no rúmen do animal foram 0, 12, 24 e 96 horas. Em cada saquinho
(failete “poliéster” 9 x 15 cm) foram colocados cinco gramas de amostra seca a
37
55º C, correspondendo a uma relação de 18,5 mg/cm2. Foram utilizadas quatro
vacas com cânula no saco dorsal do rúmen. A degradabilidade efetiva (DEF) da
matéria seca foi calculada utilizando o modelo matemático:
DEF = A + B kd
kd + kp
sendo:
A: fração A (instantaneamente degradável) assumida como sendo o
desaparecimento da amostra nos sacos de poliéster no tempo 0.
B: fração B (potencialmente degradável) obtida pela equação B = 100 –
(A+C).
C: fração C (indigestível) obtida do resíduo dos sacos incubados por 96
horas.
kd: taxa fracional de degradabilidade da fração B, determinada por
regressão linear ao longo dos tempos 0,12 e 24 horas do logaritmo natural dos
resíduos de cada saco após a subtração da fração C.
kp: taxa fracional de passagem ruminal, assumida como 4% por hora.
Os dados foram analisados pelo pacote estatístico SAS (1999),
utilizando o seguinte modelo:
Yij = µ + Ri + Vj + eij
Em que:
µ : média geral;
Ri : o efeito do material incubado (i = resíduo in natura ou resíduo
tratado);
Vj : o efeito do bloco (j = vacas 1, 2, 3 e 4);
eij : o erro experimental (eij ~ N (0,σ²)).
38
Avaliação da digestibilidade abomasal “in vitro”
Foram reproduzidas, in vitro, as condições do abomaso, simulando-se o
suco gástrico com uma solução de acido clorídrico (HCl) e pepsina. Incubou-se
as amostras por 48 horas a 40ºC com 6ml de HCl a 20% e 10 ml de pepsina a
5%. A digestibilidade abomasal foi calculada pela diferença de peso entre o
material incubado e o residuo ao final da incubação (AOAC, 1970).
Os dados foram analisados pelo pacote estatístico SAS (1999),
utilizando o seguinte modelo:
Yij = µ + Ri + eij
Em que:
µ : média geral;
Ri : o efeito do material incubado (i = resíduo in natura ou tratado);
eij : o erro experimental (eij ~ N (0,σ²)).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O teor de MS dos dois tipos de resíduo foi 99,7%. Houve diferença entre
os princípios nutritivos do resíduo de couro in natura (WB) e o material que
teve o cromo extraído (CE) (TABELA 1). Como era de se esperar, o material in
natura apresentou um teor elevado de matéria mineral, determinado
prioritariamente pelo alto teor de cromo (TABELA 2).
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TABELA 1 – Princípios nutritivos de resíduos de couro wet blue, in natura, ou submetido ao tratamento para extração de cromo Princípios nutritivos (%) Couro wet
blue
Couro com cromo
extraído
P
Proteína bruta (PB) 74,3 90,4 <0,001
Extrato etéreo (EE) 1,3 1,4 0,174
Matéria mineral (MM) 10,4 0,4 <0,001
Carboidratos não fibrosos
(CNF)1
14 7,8 <0,001
1 O percentual de CNF foi estimado por diferença, de acordo com a equação CNF=1- (PB+EE+MM), assumindo-se que a quantidade de carboidratos fibrosos fosse desprezível, por se tratar de alimento de origem animal.
TABELA 2. Perfil de minerais de resíduos de couro tratados ao cromo (WB) ou com cromo extraído (CE)
N(1) P(2) K Ca Mg S Fe Mn Zn Cr Resíduo
% mg/kg
WB
10,4 1,0
0,15 0,60 0,44 12 133 2 5 27150
CE
14,0 2,6
0,14 0,48 0,08 3 70 1 10 84,7
1 N Total. (2) CNA + H2O (P2O5).
40
O processo de extração de cromo (Oliveira et al., 2004) é eficiente uma
vez que extrai 99,6% desse elemento do resíduo de couro (TABELA 2). O
menor percentual de matéria mineral no resíduo que teve o cromo extraído
refletiu em maior percentual de proteína bruta, indicando ser esse alimento um
concentrado protéico com potencial de utilização como tal. De acordo com o
National Research Concil, NRC (2001), um alimento para ser considerado
concentrado protéico deve apresentar no mínimo 20% de proteína bruta e no
máximo 18% de fibra bruta na matéria seca. O tratamento para a retirada do
cromo aumenta o teor de PB e ao mesmo tempo torna o material mais
degradável no rúmen (TABELA 3) e mais digestível no abomaso (TABELA 4).
A degradabilidade ruminal efetiva (Def) da matéria seca (MS) dos materiais
testados e da PB diferiu grandemente entre os materiais (TABELA 3).
O material WB possui uma estabilidade conferida pelo processo de
curtimento, a qual não permite qualquer ação de degradação no ambiente
ruminal e esta estabilidade é perdida quando o material passa pelo processo de
extração de cromo, como demonstrado por Oliveira (2007). Essa perda de
estabilidade é que supostamente aumenta a Def ruminal e a digestibilidade
abomasal do CE. Possuindo um alto teor de proteína com alta Def e alta
digestibilidade abomasal o material se mostra com potencial para nutrição de
ruminantes tendo em vista a capacidade dos mesmos de aproveitar proteína
dietética para a síntese de proteína microbiana no rúmen (Argyle & Baldwin,
1989) e também de usarem a própria proteína dietética como fonte de
aminoácidos quando esta chega ao abomaso e intestino delgado e possui
potencial para sofrer digestão química e enzimática (Satter, 1986; Robinson et
al., 1995), como é o caso do subproduto CE. O uso de produtos de origem
animal (TABELA 4) para alimentação de ruminantes é interessante,
especialmente quando se pretende interferir no perfil de aminoácidos da dieta,
como lisina e metionina, o que é fundamentalmente importante na nutrição de
41
animais altamente produtivos, como vacas leiteiras no pico de lactação (NRC,
2001). O material CE possui alto teor de PB com 65% de degradabilidade
ruminal e 35% de PND com alta digestibilidade. Quando se compara o material
CE com outros subprodutos de origem animal como farinha de penas e farinha
de sangue, por exemplo, notamos que todos possuem alto teor protéico (PB), no
entanto esses outros subprodutos possuem maior porcentagem de PND, proteína
esta com digestibilidade pós-ruminal inferior ao CE. Mesmo assim, a despeito
da sua alta digestibilidade abomasal, o CE provavelmente não seja efetivo na
indução do perfil de aminoácidos desejável para vacas de alta lactação uma vez
que a proteína é altamente degradável no rúmen, a não ser que sejam
desenvolvidas tecnologias que o preserve da degradação ruminal. Nesse caso, a
potencialidade de degradação abomasal que foi de 55% para WB e 98% para CE
(p<0,001) tornar-se-ia importante.
TABELA 3 - Parâmetros de degradabilidade ruminal de resíduos de couro wet
blue, in natura, ou submetido ao tratamento para extração de cromo Parâmetro de degradabilidade (%) Couro wet
blue
Couro com cromo
extraído
P
Degradabilidade ruminal efetiva
(Def) da matéria seca
0 63 <0,001
Def da proteína bruta 0 65 <0,001
Fração A - 4
Fração B - 92
Fração C 100 4 <0,001
kd da fração B (% por hora) - 8
42
TABELA 4. Teores de proteína bruta (PB), proteína não degradável no rúmen (PND) e digestibilidade da PND, presentes em alguns subprodutos de origem animal utilizados na alimentação de ruminantes, de acordo com o NRC (2001) e com os resultados obtidos no presente trabalho
Alimento PB
(% da MS)
PND
(% da PB)
Digestibilidade da PND
(% da PND)
Farinha de penas 90,0 70 652
Farinha de peixe 66,7 60 902
Farinha de sangue 87,2 65 652
Farinha de carne e
ossos
54,1 50 602
1 Couro com cromo
extraído
90,0 35 983
1 Valores referentes aos resultados obtidos no presente trabalho. 2 Valor de digestibilidade intestinal. 3 Valor de digestibilidade abomasal.
Devido à ação dos componentes do suco gástrico, até o material WB
apresenta potencial de aproveitamento, o qual se mostra em torno da metade da
digestibilidade abomasal do CE. Esse potencial de digestibilidade, superior ao
dos outros alimentos de origem animal disponíveis (TABELA 4), indica
inclusive a possibilidade do aproveitamento desse resíduo, com baixo teor de
cromo, na alimentação de animais não ruminantes, como suínos e carnívoros.
Tentativas de utilização de resíduos de couro na alimentação animal já foram
realizadas em suínos (Gruhn e Ludke, 1972), mas resíduos de cromo foram
detectados especialmente no fígado e rins devido ao alto teor de cromo nos
resíduos.
Tendo em vista o potencial do material CE para nutrição, tanto de
ruminantes quanto de não ruminantes, a utilização do mesmo para a alimentação
43
animal se torna interessante uma vez que se apresenta como uma alternativa para
minimização de custos de produção e, ao mesmo tempo, diminui a contaminação
ambiental pelos resíduos provenientes das indústrias curtidoras.
CONCLUSÕES
A técnica de extração de cromo do material WB com conseqüente
obtenção do material CE torna esse resíduo altamente degradável no rúmen e
altamente digestível no abomaso, conferindo-lhe grande potencial nutricional
que associado ao seu alto teor de PB indica que o mesmo pode ser utilizado
como suplemento protéico na alimentação animal, inclusive não ruminantes. Sua
utilização na alimentação animal parece ser uma alternativa viável para
minimização da contaminação ambiental pelos rejeitos do processo de
curtimento.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ARGYLE, J.L.; BALDWIN, R.L. Effects of amino acids and peptides on rumen microbial growth yields. Journal Dairy Science, v.72, p.2017-2027, 1989. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10004. Classificação de resíduos sólidos. Disponível em: <http://www.abnt.org.br/>. Acesso em: 14 abr. 2005. ASSOCIATION OF OFFICIAL AGRICULTURAL CHEMISTS. Official methods of analysis. 13thed. Washington, 1970. 1094p. BRASIL. Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento. Instrução normativa Nº 8, 25 de março de 2004. 2004. Disponível em: <http://oc4j.agricultura.gov.br/agrolegis/do/consultaLei?op=viewTextual&codigo=6476>. Acesso em: 14 abr. 2005.
44
EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Embrapa Tabuleiros Costeiros. Aproveitamento de resíduos e subprodutos agropecuários pelos ruminantes. 2002. Disponível em: <www.cpatc.embrapa.br/index.php?idpagina=artigos&artigo=914>. Acesso em: 10 maio 2007. GRUHN K.; LUDKE, H. Use of hydrolyzed chrome leather wastes in swine feeding and the content of chromium in flesh, liver, kidneys and hair. Arch Tierernahr, v.22, n.1, p.113-24, Feb. 1972. MINAS GERAIS. Conselho Estadual de Política Ambiental Deliberação normativa nº 68. Minas Gerais, 10 de dezembro, 2003. Disponível em: <www.faemg.org.br/Content.aspx?Code=31&ParentPath=None;5>. Acesso em: 10 fev. 2007. NATIONAL RESEARCH CONCIL. Nutrient requirements of dairy cattle. 7thed. rev. Washington: National Academy of Science, 2001. 408p. OLIVEIRA, D.Q.L. Tratamento de rejeitos sólidos contendo cromo da indústria de couro: uso em processos de adsorção e como fonte de nitrogênio na agricultura. 2007. Dissertação (Mestrado em Agroquímica)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG.
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PACHECO, J.W.F. Curtumes São Paulo: CETESB, 2005. 76p. (Série P + L). Disponível em: <http://www.cetesb.sp.gov.br>. Acesso em: 25 maio 2007. PEREIRA, M.N. Responses of lacting cows to dietary fiber from alfafa or cereal by produts. 1997. 186p. (PhD Thesis)-University of Wisconsin, Madison. RIO GRANDE DO SUL. Conselho Estadual do Meio Ambiente. Resolução nº 073. Rio Grande do Sul, 20 de agosto de 2004.
45
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SAS Institute. User'S guide: statistics. Version 8 Cary, USA, 1999.
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VAN SOEST, P.J. Nutritional ecology of the ruminant. 2nded. Cornell: Cornell University, 1994.
46
CAPÍTULO 3
POTENCIALIDADES PATOLÓGICAS DA UTILIZAÇÃO DE
RESÍDUOS DE CURTUME NA ALIMENTAÇÃO ANIMAL
SILVA, Rodrigo Carvalho. Potencialidades Patológicas da Utilização de Resíduos de Curtume na Alimentação Animal. In____. Utilização de Rejeitos de Couro Wet Blue na Alimentação de Ruminantes: Potencialidades Nutricionais e Patológicas. 2007. Cap. 3, p.46-69. Dissertação (Mestrado em Ciências Veterinárias) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG∗.
RESUMO
A indústria brasileira de curtume produz anualmente uma enorme quantidade de raspas e aparas de couro impregnadas com cromo devido ao processo de curtimento. Tecnologias têm sido desenvolvidas para retirar o cromo desse material. O resíduo resultante do processo de retirada do cromo apresenta alta degradabilidade ruminal e alta digestibilidade em suco gástrico simulado in
vitro, apontando uma possível utilização do material na alimentação animal. Pela natureza do material existe risco de intoxicação por cromo e de desencadeamento de botulismo. Com o presente experimento objetivou-se estabelecer os riscos reais da utilização dos resíduos de curtume na alimentação animal, utilizando ratos como modelo experimental. Quarenta e oito ratos Wistar foram alocados em oito tratamentos num arranjo fatorial 2X4. Os ratos foram alimentados durante 60 dias com dieta padrão AIN-93 e os tratamentos consistiram da substituição da dieta por 0%, 25%, 37,5% ou 50% do resíduo de couro curtido ao cromo, in natura (WB), ou desse resíduo processado industrialmente para a retirada do cromo (CE). O processamento industrial foi capaz de retirar 70 a 80% do cromo do resíduo, resultando em um produto ainda com teor de cromo bem acima do permitido pela legislação e do preconizado pela literatura. Esse alto teor de cromo teve efeito negativo no ganho de peso dos
∗ Comitê Orientador: João Chrysóstomo de Resende Júnior – UFLA (Orientador), Luiz Carlos Alves de Oliveira – UFLA (Co-orientador).
47
animais e desencadeou lesões macro e microscópicas nos rins especialmente no material CE, sugerindo que o processamento aumenta a atividade biológica do cromo tornando-o altamente nefrotóxico. A gravidade desses efeitos foi diretamente proporcional ao nível de inclusão. Não foram detectadas anormalidades no fígado de qualquer animal do experimento e nem foi detectada a presença de esporos e toxinas do Clostridium botulinum nas amostras analisadas. Até que se melhore o processamento industrial para retirar o cromo do resíduo, deixando-o com concentração dentro do padrão preconizado na literatura, a utilização dos resíduos de curtume na alimentação animal não é segura. Palavras-chave: Couro, cromo, histopatologia, nefrotoxidade.
INTRODUÇÃO
O Brasil anualmente produz, aproximadamente, 910 mil toneladas de
peles curtidas ao cromo, processo que resulta no produto conhecido como couro
Wet Blue (WB). Essa produção gera cerca de 91 mil toneladas de resíduos
sólidos contaminados com cromo, mostrando tendência ascendente de produção
(Pacheco, 2005). Devido a essa produção intensa e à dificuldade de destinação
dos resíduos, seja pelo alto custo, seja pela falta de pesquisas que apontem
possibilidade de reciclagem, novas alternativas de utilização devem ser
desenvolvidas.
Foi desenvolvida uma tecnologia (Oliveira et al., 2004) que visa
recuperar o cromo contido nas raspas e aparas, possibilitando a reutilização
desse cromo no próprio processo de curtimento e também o reaproveitamento do
material resultante, com baixos níveis de cromo, em indústrias de fertilizantes
(Oliveira, 2007) ou como adsorvente de contaminantes orgânicos (Dallago,
2005; Oliveira, 2007). O método é promissor e eficiente em retirar o cromo do
resíduo, utilizando-o para reciclagem. O processo de extração do cromo do
resíduo de couro desenvolvidos por Oliveira (2004) é fundamentado na
utilização de uma mistura ácida para a complexação e retirada do cromo da
48
matriz sólida residual. Em seguida, o cromo livre em solução é complexado com
EDTA para formar a molécula Cr-EDTA. Assim, após a retirada do composto
para reciclagem, a pequena quantidade de cromo remanescente no resíduo sólido
de couro está ligada ao EDTA, conferindo uma estabilidade muito grande à
molécula. Desde a década de 1960 o complexo Cr-EDTA é utilizado em
experimentos de digestão em ruminantes (Downes e McDonald, 1964; Binnerts
et al., 1968; Udén et al., 1980), devido à sua estabilidade e à sua irrisória
absorção pela parede do trato gastrintestinal. Em laboratório foi possível extrair
99,6% do cromo do resíduo que possuía 27150 mg/Kg e passou a ter 84,7
mg/Kg (Oliveira, 2007). Após extração de cromo, o componente do resíduo é
uma matriz sólida protéica, possuindo 90% de proteína bruta com 98% de
digestibilidade em suco gástrico simulado, in vitro (Silva, 2007). O material, até
ser submetido à extração do cromo, é armazenado nos curtumes e, segundo
Fernandes (1998), produtos de origem animal armazenados inadequadamente
podem constituir meios de cultura para o Clostridium botulinum e para a
produção da toxina botulínica. Então, uma patologia a ser considerada quando se
pensa no uso dos resíduos de couro para alimentação animal, certamente é o
botulismo.
No homem e em animais, o cromo trivalente é um nutriente essencial
que desempenha um papel importante no metabolismo de glicose, gorduras e
proteínas (Agency for Toxic Substances and Disease Regystry, ATSDR, 2000).
Ao contrário de produtos à base de cromo trivalente, aqueles à base de cromo
hexavalente são agentes oxidantes capazes de induzir danos teciduais como
dermatites (Hansen, et al., 2003), apoptose de linfócitos (Vasant et al., 2003),
nefrotoxidade (Dartsch et al., 1998; Wedeen And Qian, 1991) e hepatotoxidade
(Dartsch et al., 1998), além de possuírem um risco em potencial no
desenvolvimento de processos carcinogênicos, teratogênicos e mutagênicos
(Szadkowska et al., 2003; Kirpnick-Sobol et al, 2006). No entanto deve-se
49
salientar que a baixa toxidade do Cr (III) em relação ao Cr (VI) é devida à sua
menor absorção celular, pois Kirpnick-Sobol et al. (2006) ao dosar o cromo
intracelular, observou que o Cr (III) provoca uma maior indução de deleção de
DNA que o Cr (VI) (Dartsch et al., 1998; Wedeen and Qian, 1991). Existem
poucos estudos sobre a toxicidade do cromo em animais, mas já foram
detectados problemas de toxidade em aves (Canadian Environmental Protection
ACT, 1994) e suínos (Gruhn e Ludke, 1972).
A Encefalopatia Espongiforme Bovina (EEB) pode ser uma patologia de
relevância a ser considerada, caso o resíduo de couro seja destinado à
alimentação de ruminantes. No entanto, o Brasil encontra-se na categoria I da
lista do Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento (Brasil, 2004b),
instrução normativa Nº 25 de 06 de abril de 2004, como um dos países onde é
altamente improvável ou improvável a presença de um ou mais casos clínicos ou
sub-clínicos da EEB, sendo que nunca houve relato de caso no país. Além disso,
gelatina e o colágeno preparados exclusivamente a partir de couro e peles estão
entre os quatro produtos de origem animal permitidos para a alimentação de
ruminantes pela instrução normativa Nº 8, de 25 de março de 2004, do MAPA
(Brasil, 2004a).
Com o presente trabalho objetivou-se verificar as potencialidades
patológicas da utilização de resíduos de couro WB, com baixo teor de cromo, na
alimentação animal, dando ênfase à pesquisa da toxina botulínica e possíveis
lesões teciduais atribuídas à intoxicação por cromo, utilizando-se ratos como
modelo experimental.
50
MATERIAIS E MÉTODOS
Pesquisa de esporos e toxina do Clostridium botulinum
Os materiais utilizados no experimento foram recebidos do
departamento de química da Universidade Federal de Lavras-UFLA. O material
wet blue (WB) foi coletado pelo departamento de química em vários curtumes
do estado de Minas Gerais e o material tratado para extração de cromo (CE) foi
proveniente de uma planta piloto localizada na cidade de Divinópolis-MG. Estes
materiais foram homogeneizados e então foram coletadas três amostras do
montante total de cada material. As amostras foram enviadas ao Laboratório de
Enfermidades Infecciosas dos Animais Unesp - Câmpus de Araçatuba (Rua
Clóvis Pestana 793 Jardim Dona Amélia 16050-680 Araçatuba, SP Telefax: 18-
36228451) para a pesquisa de esporos do clostrídio e da toxina botulínica.
Avaliação do risco potencial de intoxicação pelo cromo
Foram utilizados 48 ratos machos Wistar, divididos em oito grupos de
seis animais. Cada grupo recebeu um dos oito tratamentos, por 60 dias, com
água ad libitum. Os tratamentos foram formados por um arranjo fatorial 2X4, e
os fatores foram: resíduo de couro e nível de inclusão do resíduo. Os resíduos de
couro utilizados foram couro Wet Blue (WB), in natura, e couro que teve o
cromo extraído (CE), pela técnica desenvolvida por Oliveira (2004). O processo
de extração de cromo do material CE foi em escala industrial e este mecanismo
está sendo aprimorado para se aproximar o máximo possível da extração feita
em laboratório que é de 99,6%. Os níveis de inclusão foram 50%, 37,5%, 25% e
0% de resíduo de couro na dieta dos animais, conforme detalhado a seguir: Os
animais que constituíram os tratamentos WB0 e CE0 tiveram 0% de inclusão de
resíduo de couro na dieta e receberam alimentação normal (Acharya et al., 2001
51
modificado), ad libitum, com dieta padrão preparada de acordo com AIN-93G
(Reeves et al., 1993). Nos grupos WB50, WB37,5 e WB25 os animais,
respectivamente, tiveram 50%, 37,5% e 25% da dieta padrão substituída por
resíduo de couro WB. Nos grupos CE50, CE37,5 e CE25 os animais,
respectivamente, tiveram 50%, 37,5% e 25% da dieta padrão substituída por
resíduo de couro CE (TABELA 1).
TABELA 1-Composição em g/100g das dietas experimentais, de ratos Wistar alimentados por 60 dias, com a inclusão de 0%, 25%, 37,5% e 50% de resíduos de couro Wet Blue (WB), in natura, ou com cromo extraído(CE) Ingredientes Controle CT25 CT37,5 CT50 WB25 WB37,5 WB50 Amido de milho
53,03 39,75 33,14 26,5 39,75 33,14 26,5
Caseína 20,00 15,00 12,5 10,00 15,00 12,5 10,00 Óleo de soja 7,00 5,25 4,38 3,50 5,25 4,38 3,50 Sacarose 10,00 7,50 6,25 5,00 7,50 6,25 5,00 Celulose 5,00 3,75 3,13 2,50 3,75 3,13 2,50 Premix mineral
3,50 2,63 2,19 1,75 2,63 2,19 1,75
Premix vitamínico
1,00 0,75 0,62 0,50 0,75 0,62 0,50
Metionina 0,25 0,19 0,16 0,13 0,19 0,16 0,13 Colina 0,20 0,15 0,12 0,10 0,15 0,12 0,10 BHT 0,01 0,0075 0,006 0,005 0,0075 0,006 0,005 Tocoferol 0,01 0,0075 0,006 0,005 0,0075 0,006 0,005 CE 0,00 25 37,5 50 0 0 0 WB 0,00 0 0 0 25 37,5 50
52
Os animais foram pesados uma vez por semana e o consumo de
alimento foi monitorado diariamente. Ao final dos 60 dias os ratos foram
anestesiados por meio de éter dietílico e coletou-se sangue por punção cardíaca,
utilizando-se tubos com vácuo (VACUETTE® 4 ml - Greiner Bio-one, Rua
Affonso Pansan, 1967-Americana-SP, Fone: 19-3468-9600) sem anticoagulante.
O sangue foi centrifugado a 3000 rpm por 10 minutos. O soro obtido foi
congelado a -20 ºC até as analises da presença de cromo por espectrofotometria
de absorção atômica (Varian AA-175 series).
O fígado e os rins foram removidos e lavados com salina resfriada e
uma porção de cada órgão foi fixada com formaldeído. Posteriormente foi feita
inclusão em parafina e realizados os cortes histológicos que foram corados pela
hematoxilina e eosina para análise histopatológica. As porções remanescentes do
fígado e dos rins foram dessecadas em estufa (100 ºC) e depois passaram por
digestão nitroperclórica (0,5 grama de amostra em 6 ml de solução
nitroperclórica 2:1 por 3 horas em temperatura crescente até 300 ºC) para
dosagem do teor de cromo por espectrofotometria de absorção atômica (Varian
AA-175 series).
A ingestão de matéria seca e a ingestão de cromo diários foram
analisados por regressão com o procedimento REG do pacote estatístico SAS. O
ganho médio diário foi analisado pelo procedimento GLM do SAS, de acordo
com o seguinte modelo:
Yijk = µ + Bi + Rj + Nk + (RN)jk + eijk;
onde µ : média geral; Bi : efeito de bloco (i = 1 à 8); Rj : efeito do resíduo de
couro (j = WB ou CE); Nk : efeito do nível de inclusão de resíduo (k = 0; 25;
37,5 ou 50%); (RN)jk : efeito da interação entre resíduo e nível de inclusão; eijk :
resíduo, assumido independente e identicamente distribuído em uma distribuição
normal com média zero e variância σ2. Os graus de liberdade do nível de
inclusão foram divididos em contrastes para testar os efeitos linear, quadrático e
53
cúbico. Os coeficientes dos polinômios ortogonais utilizados foram: Efeito
linear: -0,9000; -0,1000; 0,3000 e 0,7000; Efeito quadrático: 0,4167; -0,6667; -
0,3333 e 0,5833; Efeito cúbico: -0,1111; 0,6667; -0,8889 e 0,3333. Os
coeficientes foram obtidos pelo método de Grandage (1958).
Avaliação do perfil de enzimas hepáticas (ALT13, AST14 e FA15)
no soro.
As enzimas hepáticas foram dosadas usando teste cinético com Kits
comerciais (Bioclin® - Quibasa Química Básica Ltda, Rua Teles de Menezes,
92 – Santa Branca Cep-31565-130 – Belo Horizonte-MG, Tel 31-3427-5454). A
leitura foi realizada em espectrofotômetro (SPECTRO VISION®) de
UV/Visível termostatizado de acordo com as instruções do fabricante dos Kits.
Avaliação de colesterol e glicose no soro.
O colesterol e a glicose foram dosados usando teste enzimático
colorimétrico por Kits comerciais (Bioclin®) pelos métodos da colesterol
oxidase e glicose oxidase respectivamente. A leitura foi realizada em
espectrofotômetro (SPECTRO VISION®) de UV/Visível de acordo com as
instruções do fabricante dos Kits.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Não foram encontrados esporos e toxina do Clostridium botulinum em
nenhum dos dois materiais testados (WB e CE), sugerindo ausência de risco de
ingestão dos materiais quando ao desenvolvimento de botulismo. Da mesma
forma, nenhum rato apresentou qualquer sintoma associado ao botulismo,
13Alanina-aminotransferase 14Aspartato-aminotransferase 15Fosfatase alcalina
54
durante os 60 dias de ingestão dos resíduos de couro. Entretanto, como a
variedade de indústrias curtidoras de pele é muito grande e as condições de
armazenamento podem ser diversas, é necessário se estabelecer condições
adequadas de armazenamento no caso de se aproveitar esses resíduos para
alimentação animal.
A concentração de cromo na dieta dos ratos aumentou à medida que se
aumentou a quantidade de resíduo de couro WB ou CE na dieta (TABELA 1). A
dieta com WB apresentou de 3 a 5 vezes mais cromo do que a com CE e a
amplitude da diferença foi inversamente proporcional ao nível de inclusão na
dieta. A porcentagem de cromo extraída variou de 70 a 80% indicando que o
processo industrial de retirada do cromo ainda deve ser bastante aprimorado para
chegar aos níveis laboratoriais, acima dos 99%. As concentrações de cromo
tanto no material WB como CE extrapolam muito aquelas descritas por Silva
Filho (1999), o qual mensurou níveis de minerais, entre eles o cromo, em vários
TABELA 2-Concentração (mg/Kg) de cromo presente nas dietas experimentais, de ratos Wistar alimentados por 60 dias, com a inclusão de 0%, 25%, 37,5% e 50% de resíduos de couro Wet Blue (WB), in natura, ou com cromo extraído(CE)
Rações experimentais Concentração de Cr (ppm)
WB0 e CE0 0
CE25 1625
CE37,5 2032
CE50 2741
WB25 8031
WB37,5 8191
WB50 8835
55
subprodutos utilizados na alimentação animal tais como farelos de algodão,
arroz, canola, soja e trigo; farinhas de peixe, pena, carne e penas + vísceras;
cascas de algodão, arroz, laranja e bagaços de tomate. Os níveis de Cr dos
bagaços de tomate (3,35ppm) e de laranja (6,27ppm), foram altos comparados as
demais amostras, as quais tiveram concentrações que variaram de 0,03 a 0,61
ppm, mas mesmo assim muito inferiores às detectadas nos resíduos de couro do
presente experimento. McDowell (1985) cita valores de 0,11; 0,24; 0,424 e 1,17
ppm, respectivamente em milho, germe de trigo, farelo de trigo e levedura de
cerveja. Fávaro et al. (1994), analisando folhas de citrus, detectaram nível médio
de Cr de 1,0 ppm. Concentrações de 10ppm de cromo foram suficientes para
causar efeitos deletérios em galinhas (Canadian Environmental Protection,
1994). Cromato de potássio, na dose de 15 mg/kg de peso vivo administrado por
via parenteral, induziu necrose tubular aguda em rins de animais (Biber et al,
1968; Kramp et al, 1974). O teor máximo de cromo presente em alimento
permitido para alimentação humana pela legislação brasileira é de 1µg/ml para
Cr III e 0,05µg/ml para Cr VI (Silva e Pedrozo, 2001). Esses dados indicam que
até o atual momento, o processo industrial de extração do cromo não o torna um
alimento seguro para a alimentação animal.
À medida que se aumentou a inclusão de WB na dieta, houve aumento
na ingestão de matéria seca (IMS) (Pr < 0,01). O contrário aconteceu com a IMS
do CE (Pr = 0,069) (FIGURA 1). O aumento da IMS que acompanhou o
aumento da inclusão de material WB implicou em aumento de ingestão de
cromo e a diminuição da IMS observada quando se aumentou a inclusão de
material CE fez com que a ingestão de cromo nestes tratamentos aumentasse até
o nível de inclusão de 37,5% a partir do qual a diminuição da IMS se acentuou
tornando a ingestão de cromo semelhante entre os tratamentos CE37,5 e CE50
(FIGURA 2).
56
5
10
15
20
25
0 10 20 30 40 50
Inclusão de resíduo de couro (%)
IMS
(g/d
)
FIGURA 1: Ingestão de matéria seca (g/d) de ratos Wistar alimentados, por 60 dias, com dieta contendo inclusão de 0%, 25%, 37,5% e 50% de resíduos de couro Wet Blue in natura (IMSWB) (■), ou com cromo extraído (IMSCE) (□). IMSWB = 15,5 + 0,16Inclusão couro; r² = 0,98; P = 0,010. IMSCE = 17,3 -0,11Inclusão couro; r² = 0,86; P = 0,070.
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50
Inclusão de resíduo de couro (%)
Inge
stão
diá
ria
de C
r (m
g)
FIGURA 2: Ingestão diária de cromo (mg/d) de ratos Wistar alimentados, por 60 dias, com dieta contendo inclusão de 0%, 25%, 37,5% e 50% de resíduos de couro Wet Blue in natura (IDCrWB) (■), ou com cromo extraído (IDCrCE) (□). IDCrWB = 19,51 + 4,13Inclusão couro; r² = 0,91; P = 0,046. IDCrCE = 0,03 + 1,33Inclusão couro – 0,01Inclusão couro2; r² = 0,99; P = 0,013.
57
O aumento da IMS que acompanhou o aumento da inclusão de material
WB não implicou em aumento de ganho de peso médio diário (GMD)
(TABELA 3) demonstrando que o material não estava sendo aproveitado
nutricionalmente pelos animais. Isso se deve provavelmente à estabilidade que o
material apresenta (Oliveira, 2007) sendo pouco digestível (Silva, 2007). No
entanto, o aumento dos níveis de inclusão de CE, que resultou na queda da IMS
foi coerente com a queda no GMD dos animais (TABELA 3), pois apesar do
material apresentar boa digestibilidade (Silva, 2007 ), houve queda acentuada na
IMS.
No decorrer do experimento foi observado que os animais que
consumiam as rações contendo 37,5% e 50% de inclusão de material CE
apresentaram-se apáticos, com pêlos arrepiados, além de diminuírem o consumo
de ração em relação aos outros grupos. Esses sinais foram observados com
maior intensidade entre a 1ª e a 3ª semanas experimentais e foram mais
persistentes no grupo com 50% de inclusão. Outra característica observada é que
os animais desses dois grupos apresentaram poliúria, caracterizada por excesso
de urina nas gaiolas. A poliúria é um sintoma de necrose tubular aguda (NTA)
causada na intoxicação por cromo (Dartsch et al., 1998; Wedeen And Qian,
1991). Podemos observar uma perda de peso (p<0,01) durante esse período nos
grupos com 37,5% e 50% de inclusão de material CE coincidindo com os sinais
clínicos apresentados.
58
TABELA 3-Ganho de peso médio diário (g/d) de ratos Wistar alimentados, por 60 dias, com a inclusão de 0%, 25%, 37,5% e 50% de resíduos de couro Wet Blue (WB), in natura, ou com cromo extraído (CE) CE WB P
1
0,0% 25,0% 37,5% 50,0% 0,0% 25,0% 37,5% 50,0% EPM R N R*N L Q
GMD
(g/d) 2,21 2,11 0,96 0,36 1,86 1,99 1,54 0,53 0,30 0,75 <0,01 0,47 <0,01 <0,01
1 R: efeito de resíduo de couro; N: efeito de nível de inclusão; R*N: efeito da interação entre resíduo e nível; L: efeito linear para nível de inclusão; Q: efeito quadrático para nível de inclusão.
59
Durante o sacrifício dos animais e coleta de material para análises, foi
observado que os rins dos animais que receberam os tratamentos CE 37,5% e CE
50% se apresentavam aumentados de volume, edemaciados e com pontos
esbranquiçados na cortical, sugestivas de necrose e inflamação, o que reforça a
suspeita de intoxicação por cromo (Kaufman et al., 1970 citado por ATSDR,
2000; Wedeen And Qian, 1991). No caso do fígado não foram observadas
anormalidades macroscópicas em nenhum animal do experimento.
Na análise histopatológica dos rins observou-se que os animais que
receberam o tratamento com 50% de inclusão de WB apresentaram degeneração
e necrose tubular discreta dos túbulos da região medular, caracterizado por
vacuolização das células epiteliais, citoplasma fortemente eosinofílico e
granular, com raros núcleos picnóticos associados à discreta descamação para a
luz tubular.
Já os animais que receberam os tratamentos com inclusão de CE 37,5%
e CE 50% apresentaram na região cortical áreas multifocais com acentuada
regeneração do epitélio dos túbulos contorcidos proximais, caracterizado por
células epiteliais com núcleo basofílico achatado ou ovalado (FIGURA 3), e
aumento de volume e da celularidade dos mesmos, (FIGURA 4), chegando em
alguns túbulos a preencher totalmente sua luz. Observou-se um pigmento
marrom-amarelado no citoplasma e na luz tubular, assim como, em nove
animais presença de cristais amarelados refringentes na luz dos túbulos
necrosados da região cortical (FIGURA 5). Havia fibrose intersticial associada a
infiltrado inflamatório linfo-plasmocitário moderado a acentuado (FIGURA 3).
Na região medular notou-se a presença de cristais amarelados refringentes nos
túbulos coletores, levando a dilatação dos mesmos e necrose epitelial, onde em
alguns túbulos observou-se somente à presença da membrana basal tubular e em
outros, vacuolização epitelial e picnose de núcleos com descamação das células
60
necrosadas para a luz. Essas lesões caracterizam um quadro de regeneração do
epitélio dos túbulos contorcidos proximais, nefrite e fibrose intersticial
moderada a acentuada, secundárias a nefrose tubular acentuada que ocorreu
previamente nestes animais. Assim como, a lesão dos túbulos coletores
provavelmente ocorreu associado à necrose prévia e obstrução da luz por células
necrosadas descamadas e posterior formação de cristais. A necrose do epitélio
dos túbulos contorcidos proximais é descrita como uma lesão freqüentemente
associada à intoxicação por cromo (Dartschi et al., 1998; Wedeen And Qian,
1991), assim como outros metais pesados (Newman et al., 2007).
No tratamento com inclusão de 37,5% de WB três ratos não
apresentaram lesão renal. Dois ratos apresentaram discreta nefrose tubular dos
túbulos contorcidos proximais e túbulos da região medular caracterizando um
quadro de nefrose tubular (Newman et al., 2007). Em um animal observou-se
um pigmento marrom-amarelado no citoplasma dos túbulos da cortical.
Dos seis animais que receberam o tratamento CE 25% dois apresentaram
pigmento marrom-amarelado no citoplasma e na luz de alguns túbulos e um foco
de fibrose discreta na cortical. Um outro animal apresentou na medula presença
de pouca quantidade de cristais e raras células descamadas para a luz tubular.
Outro animal apresentou um foco discreto de nefrite intersticial na medular e
presença de pouca quantidade de pigmento marrom-amarelado. O quinto animal
apresentou lesões moderadas semelhantes àquelas apresentadas pelos animais
que receberam tratamento CE 37,5% e CE 50%. O último rato não apresentou
lesão. Os animais dos grupos sem inclusão de resíduo de couro não
apresentaram qualquer lesão renal.
Em nenhum dos tratamentos os animais apresentaram lesões
microscópicas no fígado.
61
FIGURA 3 – Aspecto microscópico da intoxicação crônica por cromo, em ratos Wistar alimentados, por 60 dias, com dieta contendo inclusão de 37,5% e 50% de resíduos de couro que teve o cromo extraído (CE). Note os túbulos contorcidos proximais regenerados caracterizados por células com núcleo basofílico ovalado ( ) e núcleos achatados ( ) acompanhado de fibrose intersticial ( ) e cristais refringentes na luz do túbulo necrosado ( ). H.E Obj. 100x
FIGURA 4 - Aspecto microscópico da intoxicação crônica por cromo, em ratos Wistar alimentados, por 60 dias, com dieta contendo inclusão de 37,5% e 50% de resíduos de couro que teve o cromo extraído (CE). Note os túbulos contorcidos proximais apresentando aumento de volume e da celularidade. H.E Obj. 200x
62
FIGURA 5 - Aspecto microscópico da intoxicação crônica por cromo, em ratos Wistar alimentados, por 60 dias, com dieta contendo inclusão de 37,5% e 50% de resíduos de couro que teve o cromo extraído (CE). Note a presença de cristais amarelados refringentes nos túbulos da região cortical, levando a dilatação dos mesmos e necrose epitelial. H.E Obj. 200x.
As lesões histopatológicas são compatíveis com as descritas na literatura
para intoxicação por cromo (Wedeen And Qian, 1991). Estas mostram que os
ratos que receberam tratamentos com inclusão do material CE apresentaram
lesões mais graves e em maior quantidade quando comparados aos animais que
receberam tratamentos com inclusão do material WB. Além disso, essas lesões
se tornaram mais graves nos tratamentos CE 37,5% e CE 50% onde a ingestão
de cromo foi maior (FIGURA 2), mostrando um caráter de dose dependência.
Isto sugere que o processo pelo qual o material passa para extração de cromo
disponibiliza o cromo residual para absorção, ou seja, o material que era estável
perde essa estabilidade (Oliveira, 2007), tornando-se mais digestível (Silva,
2007) e disponibilizando o cromo para absorção, provavelmente não ligado à
molécula de EDTA. Após a absorção o cromo mostrou ter como alvo as células
dos rins (Dartsch et al., 1998) onde causam as lesões que são coerentes às
citadas por Wedeen & Qian (1991).
63
Os animais que receberam inclusão de 25% dos materiais WB e CE não
tiveram perda de desempenho, indicada pelo GMD, em relação aos controles
(TABELA 3) e as lesões observadas no grupo que recebeu o tratamento CE 25%
foram bem discretas. Silva e Pedrozo (2001) mostraram que a concentração que
preenche os requisitos biológicos e previne a toxicidade pode ser estreita. Assim,
na avaliação do risco, estes dois aspectos – essencialidade e toxicidade- devem
ser considerados tanto para o homem como para outras espécies e para o meio
ambiente.
Os níveis séricos de enzimas hepáticas e de colesterol não diferiram
entre os tratamentos e estiveram dentro dos valores normais para a espécie
(Viana, 2007). A ausência de lesões no fígado associada aos resultados do perfil
enzimático demonstra que as células hepáticas são menos atingidas no caso de
intoxicação por cromo conforme demonstrado por Dartsch et al. (1998).
Apesar de o cromo participar do metabolismo da glicose (ATSDR,
2000) não houve diferença dos níveis de glicose sanguínea dos grupos tratados
em relação aos grupos controle e esses níveis estavam dentro dos parâmetros
normais para a espécie testada (Viana, 2007).
Não foi detectado cromo nos tecidos do fígado e dos rins. O cromo pode
não ter se acumulado nos órgãos, sendo rapidamente eliminado na urina como
demonstrado por Downes e McDonald (1964) e Úden et al. (1980), ou então a
metodologia utilizada não foi eficiente para detectar o metal nesses tecidos.
Na análise de cromo no soro houve efeito da interação entre o resíduo de
couro e a dose (P < 0,01), sendo que na dose de 25% o couro WB apresentou
maior concentração plasmática de cromo (10,93 ppm) do que o CE (1,33 ppm)
(p<0,001). Já dentro de couro só houve efeito no material WB, sendo este efeito
cúbico (p<0,001) (FIGURA 6). O resultado não foi coerente com o quadro de
intoxicação dos animais, visto que os animais que possuíram maior teor de
cromo no soro não apresentaram nenhum sinal de intoxicação e nem lesão renal
64
no tempo experimental empregado. A análise também refletiu um momento
pontual, pois o soro foi coletado apenas no dia do sacrifício dos animais o que
pode não ter sido suficiente para detectar cromo nos demais tratamentos visto
que este poderia ter sido eliminado rapidamente (Binnerts et al., 1968; Úden et
al., 1980) ou então a metodologia utilizada não foi eficiente para detectar com
precisão o metal no soro dos animais. A dosagem de cromo na urina (Silva &
Pedroso, 2001) bem como de algumas proteínas como beta-glicuronidase e
lisozima (Mutti et al, 1979) parece ser mais eficiente para se detectar aumento
dos níveis de cromo circulante e sua agressão aos tecidos renais.
0
2
4
6
8
10
12
14
0 10 20 30 40 50
Inclusão de resíduo de couro (%)
Teo
r d
e C
r n
a so
ro (
ppm
)
FIGURA 6: Concentração de Cr plasmática (ppm) de ratos Wistar alimentados, por 60 dias, com dieta contendo inclusão de 0%, 25%, 37,5% e 50% de resíduos de couro Wet Blue (▲) in natura, ou com cromo extraído (■). P = 0,177 para efeito de couro; P = 0,013 para efeito de dose; P = 0,009 para efeito da interação entre couro e dose.
65
CONCLUSÕES A alimentação de ratos com resíduos de couro curtidos ao cromo teve
efeitos negativos na saúde dos animais caracterizados principalmente por lesões
renais e perda de peso. A gravidade dos efeitos na integridade física dos animais
foi diretamente proporcional à quantidade de resíduo de couro incluído na dieta
e principalmente a dose de cromo ingerida.
Há indícios de que o processo de extração de cromo diminui a
estabilidade do material WB liberando o cromo residual no material CE para
absorção indicando que o processo de retirada do cromo dos resíduos de couro,
em escala industrial, deve ser aprimorado e a utilização desse subproduto na
alimentação animal só pode ser considerada quando as concentrações de cromo
no resíduo atingir os níveis preconizados na literatura.
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